Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu tác dụng của vữa xi măng làm tăng ma sát thành và mũi của cọc bê tông ứng lực trước

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VỮA XI MĂNG LÀM TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH VÀ MŨI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TÁC DỤNG CỦA VỮA XI MĂNG ĐỐI VỚI S

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

ĐẶNG NGỌC HẢI

NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG CỦA VỮA XI MĂNG

LÀM TĂNG MA SÁT THÀNH VÀ MŨI CỦA CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành: 605860

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2012

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 06 năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: ĐẶNG NGỌC HẢI Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 15 /12 /1976 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

SÁT THÀNH VÀ MŨI CỦA CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VỮA XI MĂNG LÀM TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH VÀ MŨI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TÁC DỤNG CỦA VỮA XI MĂNG ĐỐI VỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH CỌC VÀ MŨI CỌC

Chương 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH 686 XÔ VIẾT NGHỆ TĨNH, PHƯỜNG 25 QUẬN BÌNH THẠNH

Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ MÔ PHỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN – PHẦN MỀM PLAXIS

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PHÓ GIÁO SƯ – TIẾN SĨ VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

2

3

4

5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành

Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành không những từ nỗ lực của bản thân học viên mà còn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình, giúp đỡ của quý thầy cô, đồng nghiệp cùng bạn bè thân hữu

Trước tiên, xin cảm chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền móng

đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên hoàn thành Luận văn tốt nghiệp

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phó Giáo Sư - Tiến sĩ Võ Phán, người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh thần trong

thời gian học viên thực hiện Luận văn Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình

Xin chân thành cảm ơn Kỹ sư Trần Ngọc Phương – Công ty cổ phần xây lắp

thương mại 2 (ACSC) đã giúp đỡ học viên trong suốt quá trình thu thập số liệu thí nghiệm cũng như tài liệu tham khảo phục vụ Luận văn

Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn

Học viên

Đặng Ngọc Hải

Móng cọc luôn là một trong những giải pháp được đưa ra để phân tích, đánh giá chọn lựa và được sử dụng rất phổ biến trong việc thiết kế móng cho các công trình nhà cao tầng Sức chịu tải của cọc được phân tích qua thành phần sức chịu tải mũi cọc và sức chịu tải thành cọc Sức chịu tải của cọc phụ thuộc rất lớn vào cấu tạo địa chất của đất nền Sức chịu tải của cọc sẽ rất khác nhau nếu cọc xuyên qua các tầng đất có địa chất khác nhau Đặc điểm địa chất khu vực phía Nam nói chung và khu vực thành phố Hồ Chí Minh nói riêng có tầng địa chất đất yếu rất lớn Trong khi đó, do sự giới hạn về diện tích xây dựng ở khu vực trung tâm và sự tiến bộ vượt bậc về công nghệ và kỹ thuật thi công, các công trình xây dựng nhà cao tầng ngày càng nhiều với qui mô ngày càng lớn Điều này dẫn đến việc xử lý móng cọc các công trình này rất phức tạp Do đó, việc dùng vữa ximăng trộn với đất nền để làm gia tăng sức chịu tải của mũi cọc và sức chịu tải của thành cọc là một hướng xử lý mới có ý nghĩa lớn trong việc tăng qui mô các công trình xây dựng, tiết kiệm chi phí đầu tư và rút ngắn thời gian thi công Qua kết quả nghiên cứu, đề tài mong muốn đóng góp thêm một chọn lựa giải pháp móng trong thiết kế móng cọc Kết quả của đề tài sẽ được tính toán trên kết quả thử nghiệm SPT và sẽ được kiểm tra lại dựa trên kết quả tính toán giải tích và mô phỏng

THE BEARING CAPACITY OF THE PILE TOE

Pile foundation is always one of the solution that is introduced in order to analyse; to evaluate the election and is applied very pubularly in the foundation design for the high rise building Bearing capacity of pile is analized through out by pile toe and the friction of pile shaft Bearing force of the pile depends on the geologic structure of the soil The bearing capacity is very different if the pile penetrates through the different layers of the soil The general characteristic of geology of the southern region and the separated one of the Hochiminh city is soft soil Meanwhile, due to restricted construction area in the urban central and the extra-odinary progress of the construction technology and engineering, more and more projects of the building have the large scale As the result, the pile solution of the project is very complicated Therefore, using the cement slurry mixing with soil in order to improve the bearing capcity of the pile toe and pile shaft is the new way for raising the size of the building, saving the investment cost and reducing the construction time By mean of the study result, the theme expects to contribute another methode of the pile foundation into the design The result of the theme will be study by SPT (Standard Penetration Test) and will be checked by analytic result and also by pile emulation

Trang

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

5 Giá trị thực tiễn đề tài 3

6 Phạm vi nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỮA XI MĂNG TRONG VIỆC LÀM TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH VÀ MŨI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Tác dụng vữa xi măng trong tăng cường sức chịu mũi của cọc khoan nhồi 4

1.2 Vữa xi măng trong cọc xi măng đất đối với việc gia cố nền đất yếu 7

1.2.1 Ưu điểm 8 1.2.2 Công nghệ thi công 8

1.2.3 Thực tế ứng dụng trên thế giới 11

1.2.6 Tại Việt Nam 12

1.3 Tổng quan về thi công cọc bằng phương pháp khoan cọc bê tông cốt thép ứng lực trước và dùng vữa xi măng đất để gia tăng sức chịu tải của cọc 14

1.3.1 Mô tả khái quát phương pháp thi công 14

1.3.2 Làm cọc thí nghiệm 15

1.3.3 Trình tự thi công 16

1.3.4 Xử lý sự cố đối với cọc 26

1.4 Nhận xét chương 1 27

XI MĂNG ĐỐI VỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH VÀ MŨI CỌC

2.1 Tổng quan về cọc bêtông ứng suất trước 28

2.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu vật liệu làm cọc 31

2.2.1 Tính toán ứng suất hữu hiệu của cọc 31

2.2.2 Tính toán sức kháng nén dọc trục của cọc 35

2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền 36

2.3.1 Sức chịu tải cực hạn của cọc 36

2.3.2 Sức chịu tải cho phép của cọc 36

2.4 Sức chịu tải của cọc khi có tác dụng của vữa xi măng 39

2.5 Tính toán tỉ lệ vữa xi măng đối với sức chịu tải của cọc 40

2.5.1 Trình tự tính toán vữa xi măng thân cọc 41

2.5.2 Trình tự tính toán vữa xi măng mũi cọc 42

.6 Nhận xét chương 2 43

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH 686, XÔ VIẾT NGHỆ TĨNH, QUẬN BÌNH THẠNH 3.1 Tên dự án 44

3.2 Chủ đầu tư 44

3.3 Địa điểm đầu tư xây dựng 44

3.4 Vị trí địa lý, giới hạn khu đất 44

3.5 Quy mô đầu tư xây dựng 44

3.6 Địa hình 45

3.7 Địa chất 45

3.8 Cọc bê tông ứng suất trước 50

3.9 Tính toán sức chịu tải của cọc 51

3.9.2 Sức chịu tải của cọc trong trường hợp không có vữa xi măng 54

3.9.3 Tính toán sức chịu tải của cọc trong trường hợp có vữa xi măng 63

3.9.3.1 Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên kết quả thí nghiệm SPT 63

3.9.3.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý đất nền 69

3.10 So sánh sức chịu tải của cọc trong trường hợp có vữa xi măng và không có vữa xi măng 74

3.11 Tính toán sức chịu tải của cọc có vữa xi măng và thay đổi đường kính cọc nhưng vẫn giữ nguyên thể tích cọc 75

4.1 Khai báo dữ liệu đầu vào 88

4.2 Kết quả chạy chương trình mô phỏng 90

4.3 Phân tích kết quả chạy mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D 91

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu:

Cùng với sự phát triển nền kinh tế đất nước, sự gia tăng dân số và tài nguyên đất đai hữu hạn, đặc biệt là tại các trung tâm thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh, các công trình cao ốc phục vụ nhu cầu thương mại, dịch vụ và nơi ở cho người dân ngày càng được chú trọng đầu tư Các công trình ngày càng cao hơn, sâu hơn và được xây dựng trong điều kiện xây chen, đã đặt ra những yêu cầu rất cao cho kết cấu nền móng cũng như giải pháp móng thi công Hiện tại, đã có những giải pháp móng phổ biến đươc sử dụng cho các công trình cao tầng như: cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc barette,… Trong đó giải pháp móng cọc ép và cọc khoan nhồi được ứng dụng rất phổ biến như công trình: Sài Gòn Pearl, Vincom Tower, CMC Tower,… Tuy nhiên, cọc ép chỉ sử dụng cho các công trình có qui mô tương đối nhỏ Do bị hạn chế bởi tiết diện cọc và thiết bị ép cọc Đối với cọc khoan nhồi, đây là giải pháp đầu tiên được xem xét trong thiết kế móng sâu cho các công trình nhà cao tầng và các công trình giao thông bởi tính phổ biến, không phụ thuộc vào chiều sâu, tiết diện cọc, thiết bị thi công cọc Nhưng do tính chất thi công bê tông cọc tại hiện trường, vấn đề kiểm soát chất lượng bê tông cọc phức tạp Mặc khác, dung dịch bentonite sử dụng trong bảo vệ thành hố khoan ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng sức chịu tải của cọc trong quá trình thi công cọc khoan nhồi Việc thi công cọc khoan nhồi sử dụng dung dịch vữa bentonite tạo cảnh quang lầy lội trong công trường và ảnh hưởng đến môi trường khu vực xung quanh Xuất phát từ thực tế này, một giải pháp cọc mới được đề xuất nhằm cải thiện những nhược điểm trên của cọc khoan nhồi nhưng vẫn đảm bảo được khả năng sức chịu tải của cọc Đó là giải pháp khoan nhồi cọc ống dự ứng lực kết hợp bơm vữa xi măng Đây là giải pháp móng mới đầu tiên đưa vào áp dụng cho công trình thực tế khu vực thành phố Hồ Chí Minh

2 Mục đích nghiên cứu:

Để giải pháp này được đưa ra như là một lựa chọn cho phương án thiết kế móng hiệu quả và tiết kiệm, cần có một nghiên cứu về ứng dụng của vữa xi măng đối với sức chịu tải của thành cọc và mũi cọc Do vậy, mục đích nghiên cứu đề tài tập trung các điểm chính sau:

- Phân tích so sánh sức chịu tải của cọc trong nền tự nhiên đồng nhất và khi có vữa xi măng

- Trong trường hợp có dùng vữa xi măng, phân tích ảnh hưởng sức chịu tải của cọc trong trường hợp thay đổi đường kính cọc và chiều dài cọc

- Phân tích tính toán tác dụng của vữa xi măng đối với ma sát thành cọc - Phân tích tính toán tác dụng của vữa xi măng đối với sức chịu tải mũi cọc - Ứng dụng tính toán cho công trình cụ thể

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết sức chịu tải của thành cọc và mũi cọc trong trường hợp có tác dụng của vữa xi măng dựa trên kết quả thí nghiệm SPT ngoài hiện trường

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tỷ lệ trộn vữa xi măng và đất nền trong việc sử dụng hỗn hợp vữa xi măng đất để gia tăng sức chịu tải của cọc

- Tính toán sức chịu tải của cọc dưới ảnh hưởng tác dụng vữa xi măng dựa trên cơ sở lý thuyết nghiên cứu

- Sử dụng phần mềm Plaxis mô phỏng kết quả tính toán

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Khoan cọc bê tông ứng lực kết hợp bơm phụt vữa xi măng là một biện pháp móng mới Có thể nói đây là phương án thiết kế móng kết hợp giữa vật liệu cọc bê

tông cốt thép và vữa xi măng Đây cũng là một bước nữa cho sự lựa chọn tìm ra những giải pháp thiết kế mới

5 Giá trị thực tiễn đề tài:

Kết quả nghiên cứu đề tài sẽ đưa ra được một giải pháp thiết kế và thi công móng hiệu quả, tiết kiệm và kinh tế, rút ngắn thời gian thi công

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỮA XI MĂNG TRONG VIỆC LÀM TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH VÀ MŨI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.1 Tác dụng của vữa xi măng trong tăng cường sức chịu mũi của cọc khoan nhồi:

Sức chịu tải của cọc khoan nhồi phụ thuộc vào hai thành phần: Sức chịu mũi và ma sát thành bên Trong thực tế hai thành phần này thường không được huy động đồng thời do các nguyên nhân sau:

1.1.1 Sự không phù hợp về biến dạng giữa sức chịu mũi và ma sát bên xét về quan hệ với các yêu cầu chuyển vị Thành phần ma sát bên tới hạn đạt được trong các chuyển vị thân cọc tương đối nhỏ so với các chuyển vị cần thiết để huy động được sức chịu mũi tới hạn Theo AASHTO, 1997 thì ma sát thành bên có thể đạt 50% tới hạn ứng với chuyển vị khoảng 0,2% của đường kính thân cọc (D) và phát huy hoàn toàn trong khoảng 0,5 đến 1,0% D (theo Bruce,1986) Ngược lại, sức chịu mũi đòi hỏi 10 đến 30 lần nhiều hơn chuyển vị thân cọc để huy động cùng một tỷ lệ phần trăm giá trị tới hạn như của thành phần ma sát bên Điều đó có nghĩa là thành phần ma sát bên đạt đến cường độ tới hạn trước và chuyển sang trạng thái dư trong thời gian sức chịu mũi được huy động Ngoài ra yêu cầu chuyển vị tải trọng khai thác thường vượt xa giá trị mà sức chịu mũi có thể được huy động

1.1.2 Vùng mũi cọc thường bị xáo trộn do các quá trình thi công bình thường Sự xáo trộn đó có thể xảy ra bởi chùng ứng xuất đất do đào phần bên trên, dòng thấm nước ngầm do bị giảm áp lực thuỷ tĩnh hoặc do chuyển động nhanh của các thiết bị đào đất trong quá trình thi công Sự xáo trộn đất vùng mũi cọc do các quá trình thi công thông

thường rất khó hoặc gần như không thể loại trừ được Các chuyển vị cần thiết để khắc phục sự xáo trộn này và huy động sức chịu mũi thường vượt quá các giới hạn khai thác cho phép Trong các trường hợp đất chịu tải yếu, vấn đề này còn phức tạp hơn nữa 1.1.3 Các trình tự và phương pháp thi công có thể để lại đất vụn hoặc đất mềm ở đáy hố đào Các yếu tố chính ảnh hưởng đến là: nói chung không làm sạch kỹ đáy hố đào, sự phân bố không đều các mảnh vụn ở đáy đầu tiên làm giảm diện tích truyền tải của thân cọc lên đất, dung dịch khoan có hàm lượng cát cao, thời gian đặt khung thép và đổ bê tông quá dài, sự lắng cặn của chính dung dịch khoan tại đáy hố đào Các yếu tố liên quan đến thi công cũng còn gây tăng chuyển vị cần để huy động sức chịu mũi so với khi mũi được làm sạch

Để khắc phục hiện tượng trên, ở Châu Âu và Mỹ người ta đã ứng dụng phương pháp phun vữa dưới mũi cọc sau khi bê tông thân cọc đã đông cứng, hay còn gọi là phun vữa sau ở nước ta, tại công trình cầu Mỹ Thuận, nhà thầu Cộng hoà liên bang Đức đã sử dụng công nghệ này

Theo tổng kết của Hội nghị phát triển thiết kế và công nghệ mới trong móng sâu Geo - Denver 8/2000 ở Mỹ, người ta cho rằng cả ba loại đất chịu tải ở mũi (đất dính, đất rời và đá nứt nẻ) đều có thể áp dụng công nghệ trên, nhưng với mức độ hiệu quả khác nhau

Trong đất cát và bùn: Nói chung phun vữa sau có hiệu quả rõ rệt làm tăng khả năng chịu tải của mũi cọc

Trong đất sét: Phun vữa sau trong đất sét chỉ có hiệu quả tối thiểu đối với sức chịu mũi nhờ việc cố kết có thể xảy ra trong thời gian đông cứng của vữa Hiệu quả hơn cả là dùng súng phun vữa hoặc trộn đất sâu phía dưới mũi cọc

Trong đá nứt nẻ: Có thể dùng hiệu quả phun vữa áp lực thấp để lấp kín các khe hở, vết nứt hoặc trong đá castơ

Về kỹ thuật phun vữa: Có thể chia làm hai loại là phun vữa thấm qua và phun vữa làm chặt Trên thực tế thường dùng phối hợp, đầu tiên là thấm qua và sau đó là giai đoạn làm chặt Trong đất dính có thể dùng các kỹ thuật đặc biệt như súng phun vữa hoặc trộn đất sâu phía dưới mũi cọc

Về trình tự phun vữa: Kiểu ống măng sét phổ biến nhất là mạng ống đơn giản đi ngang qua đáy và nối lên phía trên đỉnh cọc Các ống có lỗ đặt sẵn ở khu vực cần phun và bịt bằng cao su để ngăn bê tông tươi đi vào trong ống trong quá trình đổ bê tông Sau đó trong khi bê tông chưa đông cứng (khoảng 24 đến 48 giờ sau khi đổ bê tông) tiến hành phun vữa, khi đó bê tông bao quanh ống cao su chưa đủ cứng nên vữa có khả năng đi qua măng sét

Hình 1.1 Sơ đồ bơm vữa

Hình 1.2 Hạ thép cọc – chuẩn bị cho công tác bơm vữa

1.2 Vữa xi măng trong cọc xi măng đất đối với việc gia cố nền đất yếu

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt)

Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu cần phải có các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng công trình, nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày như vùng Nhà Bè, Bình Chánh, Thanh Đa ở thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long

Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê

đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn

1.2.1 Ưu điểm

So với giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc xi măng đất có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu), thi công được trong cả điều kiện ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đã đưa đến hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác (nếu sủ dụng phương pháp cọc bê tông ép hoặc cọc khoan nhồi thì rất tốn kém do tầng đất yếu bên trên dày) Với một trường hợp đã áp dụng với tầng đất dày 30m, thì phương pháp sử dụng cọc xi măng đất tiết kiệm cho mỗi móng silo khoảng 600 triệu đồng

Ưu điểm của cọc xi măng đất là:

 Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao Tiết kiệm thời gian thi công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ(Ví dụ tại dự án Sunrise) Tốc độ thi công cọc rất nhanh

 Hiệu quả kinh tế cao Giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng, đặc biệt trong tình hình giá vật liệu leo thang như hiện nay

 Rất thích hợp cho công tác sử lý nền, sử lý móng cho các công trình ở các khu vực nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển

 Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước

 Khả năng sử lý sâu (có thể đến 50m)

 Địa chất nền là cát rất phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy cao

1.2.2 Công nghệ thi công

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất), được thi công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu Dùng máy khoan và các thiết bị chuyên dùng (cần khoan, mũi khoan…) khoan vào đất với đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế Đất trong quá trình khoan không được lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ kết cấu, được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết dính (chất kết dính thông thường là xi măng hoặc vôi, thạch cao… đôi khi có thêm chất phụ gia và cát).Phương pháp xử lý bằng cọc đất - xi măng khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống lưới có đường kính thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cột được thiết kế và các xi lô chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm2 Các máy khoan của Thuỵ Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu đạt đến 35 m và tự động điều chỉnh định vị cần khoan luôn thẳng đứng Trong quá trình khoan lưỡi được thiết kế để trộn đầu đất và xi măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều tạo thành những cọc đất - xi măng đường kính 60 cm Thời gian khoan cho một bồn có đường kính 34 m từ 45 - 60 ngày

Quá trình phun (hoặc bơm) chất kết dính để trộn với đất trong hố khoan, tuỳ theo yêu cầu có thể được thực hiện ở cả hai pha khoan xuống và rút lên của mũi khoan hoặc chỉ thực hiện ở pha rút mũi khoan lên Để tránh lãng phí xi măng, hạn chế xi măng thoát ra khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường thông thường khi rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0.5m đến 1.5m người ta dừng phun chất kết dính, nhưng đoạn cọc 0.5m đến 1.5m này vẫn được phun đầy đủ chất kết dính là nhờ chất kết dính có trong đường ống tiếp tục được phun (hoặc bơm) vào hố khoan

Khi mũi khoan được rút lên khỏi hố khoan, trong hố khoan còn lại đất đã được trộn đều với chất kết dính dần dần đông cứng tạo thành cọc xi măng đất

Hiện nay trên thế giới có hai công nghệ được áp dụng phổ biến là công nghệ của Châu Âu và công nghệ của Nhật Bản

Hiện nay ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất là: Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet-grouting) là công nghệ của Nhật Bản

 Trộn khô là quá trình phun trộn xi măng khô với đất có hoặc không có chất phụ gia

 Trộn ướt là quá trình bơm trộn vữa xi măng với đất có hoặc không có chất phụ gia

Mỗi phương pháp trộn (khô hoặc ướt) có thiết bị giây chuyền thi công kỹ thuật, thi công phun (bơm) trộn khác nhau

Hiện nay trên thế giới đã phát triển ba công nghệ Jet-grouting: đầu tiên là công nghệ S, tiếp theo là công nghệ T, và gần đây là công nghệ D Công nghệ đơn pha S Công nghệ đơn pha tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính vừa và nhỏ 0,4 - 0,8m Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công nền đất đắp, cọc

 Công nghệ hai pha D: Công nghệ hai pha tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính từ 0,8 -1,2m Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công các tường chắn, cọc và hào chống thấm

 Công nghệ ba pha T: Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất mà không xáo trộn đất Công nghệ T sử dụng để làm các cọc, các tường ngăn chống thấm, có thể tạo ra cột Soilcrete đường kính đến 3m

Hiện nay ở Việt Nam, Trung tâm Công nghệ Máy xây dựng và Cơ khí thực nghiệm thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị điều khiển và định lượng xi măng để thi công cọc đất gia cố Qua đó, Trung tâm đã làm chủ được việc chế tạo hệ điều khiển, hệ định lượng và phun

xi măng; tổ hợp thiết bị thi công cọc gia cố đã được ứng dụng thành công và cho hiệu quả cao tại công trường

So với sản phẩm cùng loại của CHLB Đức, thiết bị do Trung tâm chế tạo có tính năng kỹ thuật tương đương nhưng giá thành chỉ bằng 30% So với thiết bị của Trung Quốc, thiết bị có nhiều tính năng ưu việt hơn hẳn: Do sử dựng máy cơ sở là loại búa đóng cọc di chuyển bằng bánh xích, nên tính cơ động cao, tốc độ làm việc của thiết bị khoan lớn, năng suất gấp 1,5-2 lần Đặc biệt, tổ hợp thiết bị được trang bị hệ thống điều khiển hiện đại, toàn bộ các thao tác thi công cọc gia cố được tự động hóa theo các chương trình, các số liệu về lượng xi măng sử dụng trên từng mét cọc được hiển thị, lưu giữ và in thành bảng kết quả thi công cho từng cọc Đây chính là những chỉ tiêu rất quan trọng đánh giá chất lượng của thiết bị cũng như chất lượng của cọc gia cố được thi công

Đây là lần đầu tiên ở trong nước chế tạo được tổ hợp thiết bị thi công cọc gia cố Thiết bị có giá thành thấp, phù hợp với khả năng tài chính của các đơn vị thi công Thiết bị cũng được các nhà thầu sử dụng để thi công tại sân bay Trà Nóc

Trình tự thi công cọc xi măng đất Thi công cải tạo nền đất yếu bằng cọc xi măng đất có thể theo các bước sau:

 Định vị và đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế

 Khoan hạ đầu phun trộn xuống đáy khối đất cần gia cố

 Bắt đầu khoan trộn và kéo dần dầu khoan lên đến miệng lỗ

 Đóng tắt thiết bị thi công và chuyển sang vị trí mới

1.2.3 Thực tế ứng dụng trên thế giới

Nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai

đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3 Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng xử lý bằng cọc xi măng đất ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3 Tại Châu Âu, nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan bắt đầu từ năm 1967 Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (6m cao 8m dài) đã được xây dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài cột về mặt khả năng chịu tải

1.2.4 Tại Việt Nam

Việt nam (IBST) là người đầu tiên đưa chất gia cố là xi măng vào (khởi thuỷ của phương pháp là cột vôi), điều này được khẳng định trong hội nghị gia cố sâu tổ chức tại Stockholm 2001 Tại Việt nam, phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ 80 (thế kỷ trước) với sự giúp đỡ của Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển (SGI) với một thiết bị thi công, do TS Nguyễn Trấp làm chủ trì Đề tài được kết thúc vào năm 1986 thiết bị được chuyển giao cho LICOGI Cũng trong giai đoạn này một đề án tốt nghiệp về đề tài này được thực hiện ở trường Đại học Kiến trúc Hà nội (1983).Có hai luận văn cao học [1 tại ĐH Kiến trúc Hà nội (2003) và 1 ở ĐH Xây dựng HN (2004)] đã được bảo vệ Trong đó luận án của ĐH xây dựng đề cập đến chịu tải trọng ngang cho việc gia cố hố đào

Vào năm 2000, do yêu cầu của thực tế, phương pháp này được áp dụng trở lại trong lĩnh vực xăng dầu, khi công trình chấp nhận một giá trị độ lún cao hơn bình thường tuy nhiên có hiệu quả kinh tế cao Đơn vị đưa trở lại phương pháp này ban đầu là COFEC và nay là C&E Consultants Trong thời gian này song song với việc áp dụng rất nhiều thí nghiệm hiện trường (quan trắc công trình) đã được thực hiên Những thí nghiệm mang tính nghiên cứu này được C&E thực hiện và quy mô của nó không

thua kém các đồng nghiệp khác Hiện nay C&E đang thực hiện thí nghiệm quan trắc sự thay đổi áp lực nước nước dưới đáy khối gia cố (ở độ sâu > 20 m) tại TP Hồ Chí Minh để xem xét lại tính thoát cố kết của đất nền dưới đáy khối gia cố Hai đầu đo đã được lắp đặt để tiến hành nghiên cứu lâu dài

Từ năm 2002 đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc xi măng đất vào xây dựng các công trình trên nền đất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m cọc xi măng đất có đường kính 0,6m thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho bồn chứa xăng dầu đường kính 21m, cao 9m ở Cần Thơ Năm 2004 cọc xi măng đất được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng), các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong khoảng 20m Tháng 5 năm 2004, các nhà thầu Nhật Bản đã sử dụng Jet - grouting để sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà Nội) Năm 2005, một số dự án cũng đã áp dụng cọc xi măng đất như: dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu

Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến tính chất của xi măng đất, nhằm ứng dụng cọc xi măng đất vào xử lý đất yếu, chống thấm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An)

Tại thành phố Đà Nẵng, cọc xi măng đất được ứng dụng ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: làm tường trong đất và làm cọc thay cọc nhồi

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, cọc xi măng đất được sử dụng trong dự án Đại lộ Đông Tây, một số building như Saigon Times Square …Hiện nay, các kỹ sư Orbitec đang đề xuất sử dụng cọc xi măng đất để chống mất ổn định công trình hồ bán nguyệt – khu đô thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) cũng kiến nghị chọn cọc xi măng đất xử lý đất yếu

Tại Quảng Ninh, công trình nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đã áp dụng công nghệ phun ướt, địa chất công trình phức tạp gặp đá mồ côi ở tầng địa chất cách cao độ mạt đất 11 - 12m, đất đồi cứng khó khoan tiến độ công trình đòi hỏi gấp, lúc cao điểm lên đến 6 máy khoan

Tại Hà nội, Hầm đường bộ Kim Liên được xây dựng trong khu vực địa chất yếu, nhất là khu vực phía đuờng Đào Duy Anh, chính vì vậy nền đất dưới hầm đã được cải tạo bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng với chiều dày khoảng 1.5-6m Việc gia cố đất tại đáy bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng không nhằm gia cố nền đất mà chỉ với mục đích chống trượt trồi khi đào xuống độ sâu lớn (trên 10m) và cũng không phải gia cố tại tất cả các vị trí đào mà căn cứ theo điều kiện địa chất từng khu vực, có nơi gia cố, có nơi không Việc gia cố ít nhiều có ảnh hưởng đến độ lún của các đốt hầm Đường Láng Hòa Lạc nối Thủ đô Hà Nội với khu công nghệ cao Hào Lạc đi qua nhiều sông ngòi và có nhiều gia cắt với đường bộ, đường sắt, dọc theo con đường này có nhiều hạng mục công trình trong quá trình thi công đã dùng cọc xi măng đất để xử lý nền đất yếu, chống lún chống trượt đất cho mái dốc, ổn định đất đường hầm

1.3 Tổng quan về thi công cọc bằng phương pháp khoan cọc bê tông cốt thép ứng lực trước và dùng vữa xi măng đất để gia tăng sức chịu tải của cọc

1.3.1 Mô tả khái quát phương pháp thi công

 Tạo lỗ khoan trung gian trong đất bằng lưỡi khoan ruột gà tới độ sâu dự kiến để hàn nối cọc

 Thi công cọc bắt đầu bằng việc khoan đưa mũi khoan đến độ sâu mong muốn theo thiết kế

 Bơm phun nước vữa cải tạo nền vào hố khoan, trộn nước vữa kết dính với đất ở đáy cọc tạo nên cột hỗn hợp đất & vữa kết dính (vữa xi măng đất) trong lòng hố khoan Sử dụng cấp phối vữa mác cao ở phần mũi cọc, sau khi hoàn tất trộn vữa mũi cọc và thấp hơn ở phần trên

 Hạ cọc ống bê tông cốt thép vào trong hố khoan

 Tiếp tục bơm vữa mác thấp hơn vào lổ khoan, phía trên cột đất xi măng nhằm mục đích lấp đầy khoản hở giữa cọc bê tông cốt thép và đất vách xung quanh cọc sau khi rút ống vách thép ra (tùy trường hợp)

 Dùng cần khoan để hạ cọc đến độ sâu thiết kế

 Kiểm tra cao độ, kết thúc

1.3.2 Làm cọc thí nghiệm:

Phương pháp thi công cọc cần nắm rõ độ dày, sự thay đổi của nền đất để tránh hiện tượng sau khi thi công xong công trình, sẽ phát sinh ra hiện tượng lún không đều dẫn đến không phát huy hết năng lực chịu tải của cọc Vì vậy, cần làm cọc thí nghiệm để xác định các điều kiện, thông số sau:

a) Dự tính chiều dài của cọc bằng cách tính sức chịu tải của cọc theo tình trạng địa chất của công trình thi công

b) Xác nhận lại tầng đất nền trung gian, tầng đất nền chịu nén (trong quá trình khoan cọc thử, kiểm tra sự thay đổi địa tầng so với tài liệu khảo sát địa chất được cung cấp)

c) Số lượng cọc thí nghiệm cần thiết phải làm từ 2 cọc trở lên để có thể quyết định chiều dài cọc thi công đại trà

d) Thể tích vữa kết dính (ximăng) cần bơm vào lổ khoan e) Thành phần vữa kết dính

1.3.3 Trình tự thi công cọc:

Hình 1.3 Mặt bằng bố trí thi công cọc

Hình 1.4 Mặt bằng bố trí các thiết bị thi công cọc

Hình 1.5 Hình ảnh minh hoạ các bước thi công khoan hạ cọc

- Đường kính của lưỡi khoan ruột gà được xác định theo đường kính của cọc bê tông cốt thép cần khoan hạ

- Kiểm tra độ thẳng đứng của cần leader theo 2 phương Đưa mũi khoan cọc vào đúng vị trí khoan, dọi thẳng đứng ống casing, và bắt đầu khoan Trong trường hợp mặt đất công trường mất ổn định hoặc biến dạng lớn, để ổn định máy khoan và thiết bị ta sử dụng các tấm thép dày kê lót đảm bảo khống chế lún của mặt đất, máy khoan không bị xê dịch trong suốt quá trình khoan Dung sai cho phép về độ thẳng đứng của hố khoan là <1%

- Khoan đào xuống bằng máy khoan thượng gắn lưỡi khoan ruột gà liên tục đến độ sâu thiết kế là là -39.85m

Hình 1.7 Khoan đào bằng máy khoan đến độ sâu thiết kế

- Khi khoan hạ, cần quan sát và ghi nhận trạng thái và thuộc tính của đất thừa đào lên Ở tầng đất rời việc khoan và lấy đất lên dễ dàng hơn tầng đất cứng Do đó tốc độ khoan đào sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại đất Ghi chép thời gian khoan hạ theo biểu ghi mẫu để làm căn cứ kiểm tra địa tầng thay đổi ở các hố khoan đào tiếp theo

Như vậy, căn cứ để biết mũi cọc thâm nhập vào các tầng địa chất trung gian và tầng đất chịu lực sẽ được theo dõi và quan sát qua đồng hồ đo cường độ dòng điện đi qua máy khoan tại ca bin xe khoan đào

- Kết thúc quá trình khoan đào đất

Hình 1.8 Kết thúc quá trình khoan đào đất

Thời gian thực hiện công đoạn: - Tổng thời gian dự kiến cho phần khoan tạo lỗ là 45 phút

c) Tạo vữa xi măng đất (cột xi măng đất):

Tạo vữa kết dính

Xi măng được trộn với nước theo tỷ lệ quy định bằng máy trộn vữa chuyên dùng, sau đó được chứa tại bồn trung gian trước khi bơm bằng bơm áp lực

Hình 1.9 Trạm trộn bơm vữa xi măng Phần mũi cọc:

Vữa xi măng được phun trộn từ đầu mũi khoan ruột gà nhằm tạo cứng đáy tại mũi cọc bê tông cốt thép Chất lượng của quá trình tạo cứng đáy sẽ ảnh hưởng tới lực chống của mũi cọc Khóa van đường ống bơm khí nén, mở van đường ống bơm vữa để bắt đầu bơm phun vữa vào hố khoan Cần khoan ruột gà được kéo lên và đưa xuống để đảo trộn dung dịch nước xi măng với phần đất thừa tại đáy hố khoan

Hình 1.10 Cần khoan đảo trộn vữa xi măng

Thể tích dung dịch nước xi măng bơm vào được tính toán trên cơ sở đường kính lỗ khoan (Do=70cm), chiều sâu ( H=1.2m), tỷ lệ phối vữa kết dính trên thể tích(V) và đất nguyên thổ (D) V/D = 1 : 2 và thể tích chiếm chỗ của cọc

Cần lưu ý các điểm sau đây:

 Lượng xi măng sẽ ảnh hưởng đến độ cứng đáy, tỉ lệ lượng xi măng trong dung dịch vữa xi măng cho phần mũi theo tỉ lệ W/C = 65%

 Xác định phạm vi bơm phun vữa làm cứng đáy bằng cách đánh dấu vị trí trên cần khoan, từ đó kiểm soát chiều sâu lên xuống cần khoan để bơm phun vữa vào cột đất thừa

 Vữa sẽ được bơm với lưu lượng không thay đổi trong suốt qua trình Đồng thời, để đảm bảo sự đồng nhất, tốc độ di chuyển của cần khoan lên/xuống cũng được cố định

Hình 1.11 Cần khoan được di chuyển lên xuống với tốc độ cố định

 Tương tự như công tác tạo cứng đáy, nước xi măng được tính toán dung lượng bơm vào hố khoan nhằm lấp đầy khoảng hở giữa cọc bê tông ứng lực trước và vách thành đất hố khoan Căn cứ vào tổng dung lượng vữa bơm vào hố khoan đã tính toán, xác định dung lượng vữa cho phần phục hồi ma sát thân cọc

 Tỉ lệ lượng xi măng dùng trong dung dịch nước xi măng cho việc phục hồi ma sát thân cọc thông thường tính theo tỉ lệ W/C = 100%

Hình 1.12 Kết thúc quá trình đảo trộn vữa xi măng Thời gian thực hiện công đoạn:

Thời gian thực hiện phần tạo cột ximăng đất là 60 ~ 90 phút

d) Hạ cọc bê tông ứng lực vào lổ khoan và đóng vỗ cọc:

Hạ cọc :

Hình 1.13 Cẩu dựng hạ cọc vào hố khoan

- Hạ cọc vào lỗ khoan: Kết thúc quá trình bơm phun vữa, đoạn cọc mũi được cẩu phục vụ hạ từ từ vào trong lỗ khoan, khi đầu cọc còn cách cao độ đầu ống casing khoảng 1,0m thì cho neo lại, cẩu tiếp đoạn cọc thứ hai và tiến hành hàn Sau thời gian 20 phút dành cho công tác hàn

Hình 1.14 Cẩu hạ mũi cọc vào hố khoan

- Sau khi hoàn tất hàn nối, hạ cọc đến chiều sâu mong muốn Mặc dù thời gian bắt đầu ninh kết của vữa xi măng đất là khoảng 6 giờ kể từ lúc phối trộn nhưng trong trường hợp thời gian hàn nối quá lâu, vữa xi măng đất sẽ bị lắng khiến việc

hạ cọc có thể gặp khó khăn Trong trường hợp này, phải sử dụng cần khoan để xoay, ấn cọc đến cao độ thiết kế hoặc sử dụng búa rơi tư do để đóng cọc

Hình 1.15 Dùng cần khoan xoay, ấn cọc đến cao độ thiết kế Hàn nối cọc BTCT:

- Do điều kiện mặt bằng, cọc sẽ được hàn nối trực tiếp tại hố khoan Thời gian hàn nối bao gồm công tác cẩu lắp vào vị trí, định vị là 20 phút

Hình 1.16 Cẩu lắp đoạn cọc nối

Hình 1.17 Hàn nối cọc bê tông ứng lực trước

- Kiểm tra phần hàn: căn cứ kiểm tra là áp dụng là tiêu chuẩn TCXDVN 286:2003

Thi công đoạn cọc cuối, dùng cần xoay ấn cọc đến độ sâu thiết kế và kiểm tra cao độ đầu cọc

Hình 1.18 Thi công đoạn cọc cuối – dùng cần xoay ấn cọc đến cao độ thiết kế

Hình 1.19 Kết thúc quá trình thi công hạ cọc

- Hạ cọc theo quy trình b) Cọc không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật:

Nguyên nhân: - Bị trục trặc thiết bị khiến thời gian thi công từ lúc kết thúc trộn vữa đáy cọc đến lúc kết thúc hạ cọc vượt quá 6h

- Cọc thử tải (kiểm tra) không đảm bảo khả năng chịu lực Biện pháp khắc phục:

- Trường hợp không đảm bảo khả năng chịu lực thì tiến hành phun vữa ximăng phần mũi và thân cọc, áp lực phun không thấp hơn 200kg/cm2 và tốc độ di chuyển của đầu phun không được vượt quá 12phút/m với lưu lượng vữa không thấp hơn 60 lít/phút Sau khi hoàn tất gia cường, tiến hành thử tải lại để xác định khả năng làm việc của cọc

1.4 Nhận xét chương 1:

Có nhiều phương pháp khác nhau trong giải pháp móng cọc, từ việc gia cường đáy cọc khoan nhồi bằng bơm vữa đáy cọc cho đến việc dùng cọc xi măng đất Tuy nhiên, việc dùng cọc bê tông ứng lực trước và dùng vữa xi măng đất để làm gia tăng thêm sức chịu tải của cọc mở ra một hướng mới cho việc sử dụng cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn được xem là một giải pháp thiết kế và thi công các công trình nhà cao tầng có qui mô và tải trọng lớn Do vậy, việc nghiên cứu tác dụng của vữa xi măng đất trong việc làm gia tăng sức chịu tải của cọc dựa trên phân tích cơ sở lý thuyết và tính toán sức chịu tải của cọc bằng công trình thực tế mang nhiều ý nghĩa thực tế cho việc áp dụng trong các giải pháp xử lý nền móng công trình

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TÁC DỤNG VỮA XI MĂNG ĐỐI VỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA THÀNH CỌC VÀ MŨI CỌC

2.1 Tổng quan về cọc bêtông ứng suất trước:

2.1.1 Cọc bêtông ứng lưc trước thường (PC) là cọc bêtông ly tâm ứng lực trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B40

Cọc bêtông ứng lực trước cường độ cao (PHC) là cọc bêtông ly tâm ứng lực trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60

Cọc PC được phân thành 3 cấp A, B và C theo giá trị moment uốn nứt được nêu

trong bảng 1

Cọc PHC được phân thành 3 cấp A, B và C theo ứng suất hữu hiệu tính toán được nêu trong bảng 1

Bảng 2.1 Bảng phân loại cọc PC, PHC theo giá trị moment uốn nứt, ứng suất hữu

hiệu, khả năng bền cắt (theo TCXDVN 7888-2008)

Đường kính ngoài, D,mm

Chiều dày thành cọc,

d, mm

Cấp tải Moment uốn

nứt, K.N.m

Ứng suất hữu hiệu, N/mm2

Khảng năng, bền

Ghi chú: - Ứng suất hữu hiệu và tải trọng bền cắt chỉ áp dụng cho cọc PHC

- Chiều dài tối đa của từng loại cọc phụ thuộc vào khả năng của thiết bị

sản xuất và thi công

2.1.2 Yêu cầu về chất lượng:

2.1.2.1 Yêu cầu về ngoại quan: Cọc PC và PHC không có bất kỳ khuyết tật như

rạn, nứt, rỗ nào

2.1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật

a) Yêu cầu ứng suất hữu hiệu của cọc PHC và PC

Ứng suất hữu hiệu tính toán của cọc PC và PHC cho từng cấp tải A, B và C tương ứng là 3,92N/mm2; 7,85N/mm2 và 9,81N/mm2 với sai số cho phép là ±5%

b) Yêu cầu độ bền của than cọc - Độ bền uốn nứt thân cọc PC và PHC được xác định qua giá trị moment uốn nứt, khi vết nứt quan sát được có bề rộng không lớn hơn 0.1mm Giá trị moment uốn nứt thân cọc không nhỏ hơn giá trị moment uốn nứt được nêu trong bảng 2.1

- Độ bền uống gãy thân cọc PC và PHC được xác định qua giá trị moment uốn đạt được đến khi cọc gãy Giá trị moment uốn gãy không nhỏ hơn 1.5 lần giá trị moment uốn nứt được nêu trong bảng 1 đối với cấp tải A; không nhỏ hơn 1.8 lần đối với cấp tải B; và không nhỏ hơn 2 lần đối với cấp tải C

- Độ bền uốn dưới tải trọng nén dọc trục và độ bền cắt thân cọc chỉ áp dụng đối với cọc PHC, cần đáp ứng các yêu cầu được nêu trong Bàng 2.1 và khi kiểm tra độ bển uốn của thân cọc dưới tải trọng nén dọc trục

c) Yêu cầu mối nối:

Đầu mối nối của cọc cần liên kết tốt với thân cọc Đầu cuối của thép ứng lực trước được liên kết với chi tiết đầu mối nối Bề mặt của mối nối phải vuông góc với trục của cọc Sai lệch kích thước đường kính ngoài của đầu mối nối so với đường kính ngoài qui định trong bảng 1 của cọc từ -0.5mm đến -3mm

d) Yêu cầu cường độ nén bê tông:

Cường độ nén của bê tông chế tạo cọc PC không nhỏ hơn 50MPa, tương ứng với cấp độ bền chịu nén của bêtông chế tạo cọc PHC không nhỏ hơn 80MPa, tương ứng với cấp độ bền chịu bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60

e) Yêu cầu vể vật liệu sử dụng: