Luận văn thạc sĩ Quản lý xây dựng: Ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi

- Xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi dựa vào mối quan hệ giữa thời gian thi công và chiều sâu khoan cọc có xét đến ảnh hưởng của địa chất và đường kính cọc.. Tu

TỔNG QUAN

Tổng quan về thi công cọc khoan nhồi

2.1.1 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi:

Công nghệ thi công cọc nhồi bê tông hay bê tông cốt thép là công nghệ đúc cọc bê tông tại chỗ vào trong nền đất Cọc bê tông đổ tại chỗ, được hình thành bằng cách dùng các loại máy khoan tạo lỗ trong đất, đá, có đường kính và độ sâu theo thiết kế, sau đó tiến hành hạ lồng thép và đổ bê tông Kích thước của cọc khoan nhồi thay đổi trong khoảng khá rộng: Đường kính từ 400mm đến 2.500mm, cá biệt có thể lên đến 3000mm, chiều sâu khoan có thể tới 120m Cọc khoan nhồi thường được dùng cho móng công trình có tải trọng lớn (hiện dùng phổ biến cho các chung cư, toà nhà làm việc cao tầng) với khả năng chịu lực của cọc từ 75 tấn đến hơn 4000 tấn

Trên thế giới có rất nhiều thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi nhưng có 2 nguyên lí được sử dụng trong tất cả các phương pháp thi công là: cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách giữ thành toàn bộ hố đào và cọc khoan nhồi không dùng ống vách

2.1.1.1 Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách giữ thành toàn bộ hố đào:

Loại này thường được sử dụng khi thi công những cọc nằm kề sát với công trình có sẵn hoặc do những điều kiện địa chất đặc biệt Cọc khoan nhồi có dùng ống vách thép rất thuận lợi cho thi công vì không phải lo việc sập thành hố khoan, công trình ít bị bẩn vì không phải sử dụng dung dịch Bentonite, chất lượng cọc rất cao Nhược điểm của phương pháp này là máy thi công lớn, cồng kềnh, khi máy làm việc thì gây rung và tiếng ồn lớn và rất khó thi công đối với những cọc có độ dài trên 30m

2.1.1.2 Cọc khoan nhồi không dùng ống vách: Đây là công nghệ khoan rất phổ biến Ưu điểm của phương pháp này là thi công nhanh, đảm bảo vệ sinh môi trường và ít ảnh huởng đến các công trình xung

Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 6 quanh Phuơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thô hoặc có lẫn sỏi cỡ hạt từ 20-100mm Có 2 phương pháp dùng cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách: a Phuơng pháp khoan thổi rửa (phản tuần hoàn):

Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite được bơm xuống hố để giữ vách hố đào Mùn khoan và dung dịch được máy bơm và máy nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên đưa vào bể lắng để lọc tách dung dịch Bentonite tái sử dụng Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thường

+ Ưu điểm : Phương pháp này có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ

+ Nhược điểm : Tốc độ khoan chậm, chất lượng và độ tin cậy chưa cao b Phương pháp khoan gầu:

Theo công nghệ khoan này, gầu khoan thường có dạng thùng xoay cắt đất và đưa ra ngoài Cần gầu khoan có dạng lồng Ăng-ten, thường là 3-4 đoạn truyền được chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh Vách hố khoan được giữ ổn đình nhờ dung dịch Bentonite Quá trình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch Bentonite Trong quá trình khoan có thể thay các gầu khác nhau để phù hợp với nền đất đào và để khắc phục các dị tật trong lòng đất

+ Ưu điểm : Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lượng dễ dàng thuận tiện, đảm bảo vệ sinh môi trường và ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận

+ Nhược điểm : Phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao

Phương pháp này đòi hỏi quy trình công nghệ rất chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và công nhân phải thành thạo, có ý thức tổ chức kỷ luật cao

Do phương pháp này khoan nhanh hơn và chất lượng đảm bảo hơn các phương pháp khác, nên hiện nay các công trình lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng phuơng pháp này bằng các thiết bị của Đức (Bauer, Liebherr), Italia (Soil-Mec) và của Nhật (Hitachi, Sumitomo, Nippong Sharyo)…

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 7

2.1.2 Qui trình thi công cọc khoan nhồi:

Hình 2.1 : Quy trình thi công cọc khoan nhồi

2.1.2.1 Công tác chuẩn bị và định vị hố khoan: a Công tác chuẩn bị

+ Trước khi thi công cọc khoan nhồi cần chú ý nghiên cứu kĩ các tài liệu thiết kế kĩ thuật, quy trình công nghệ, tài liệu khảo sát địa chất công trình, và các Định vị tim cọc

Vệ sinh lần 2 Đổ bê tông

Rút ống vách Công tác chuẩn bị

Bê tông Gia công lồng thép

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 8 công trình ngầm trong mặt bằng thi công như điện, cáp quang, hệ thống thoát nước, cấp nước

+ Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi công, xác định vị trí các tim mốc, hệ trục công trình, đường vào, hệ thống đặt các thiết bị cơ sở, khu vực thi công lồng thép, kho các công trình phụ trợ Các cán bộ kĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc như địa chất công trình, đường kính, cấu tạo cốt thép, đáy cọc đáy đài, cao độ cắt cọc cấu tạo ống siêu âm vv

+ Căn cứ vào các thiết bị có sẵn đã được duyệt, lập tiến độ thi công chi tiết cho từng cọc đảm bảo theo đúng yêu cầu bên A và tư vấn giám sát từ đó lập tiến độ thi công tổng thể và sơ đồ khoan cho toàn bộ khu cọc

+ Chuẩn bị các bảng biểu nhật kí công trường, theo dõi quá trình thi công và chất lượng thi công

+ Chuẩn bị đầy đủ thiết bị máy móc kiểm tra độ sụt của bê tông, kiểm tra dung dịch bentonite

+ Dung dich Bentonite phải luôn đảm bảo chất lượng và số lượng cho công tác thi công

+ Chuẩn bị đầy đủ và đảm bảo nguồn nước trộn Bentonite

+ Hệ thống cung cấp điện phải an toàn và đáp ứng được công suất của máy móc thiết bị thi công

+ Kiểm tra và đảm bảo chắc chắn tất cả các thiết bị trong tình trạng hoạt động tốt và sẵn sàng làm việc

+ Vị trí của máy phải an toàn chắc chắn và thuận tiện

+ Biện pháp tổ chức cấp điện, cấp thoát nước

+ Chuẩn bị ống dẫn tạo điều kiện để đổ bê tông dưới nước b Định vị tim cọc Định vị phải căn cứ vào tài liệu thiết kế về quy hoạch tổng thể của dự án và mặt bằng bố trí cọc Việc xác định vị trí tim cọc được thực hiện bằng 2 máy kinh vĩ giao hội hoặc máy kinh vĩ điện tử Khi thực hiện công tác này phải có sự kiểm tra nghiệm thu của kỹ sư tư vấn Đồng thời lập các mốc phụ để xác định và kiểm tra lại tim, cốt cọc

2.1.2.2 Công tác khoan tạo lỗ a Hạ ống vách:

Sau khi định vị vị trí tim cọc, tiến hành khoan với tốc độ chậm đến chiều sâu bằng chiều dài ống vách Dừng khoan và hạ ống vách, chiều dài ống vách được xác định căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất Ống vách phải được hạ với chiều sâu tối thiểu qua các lớp đất yếu bên trên Trong quá trình thi công từng cọc, phụ thuộc vào đặc điểm địa chất các lớp đất phía trên, có thể hạ thêm ống vách nếu gặp phải địa chất yếu Ống vách có tác dụng bảo vệ thành hố khoan ở đầu cọc, tránh trường hợp sập lở đất bề mặt khi thi công, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc neo giữ cốt thép Ống vách phải được giữ thẳng đứng chắc chắn không bị xô lệch, trượt trong quá trình thi công Vị trí ống vách, độ thẳng đứng phải được kỹ thuật bên A và tư vấn giám sát kiểm tra nghiệm thu

Các phương pháp hạ ống vách :

+ Phương pháp rung: là sử dụng búa rung thông thường, để đạt độ sâu khoảng 6m phải mất khoảng 10 phút, do đó quá trình rung dài ảnh hưởng đến toàn bộ khu vực lân cận nên để khắc phục hiện tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta đào sẵn một hố sâu từ 2,5m đến 3m tại vị trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất cứng trên bề mặt đất giảm thời gian của búa rung xuống còn 2 đến 3 phút

Tổng quan về các phương pháp uớc lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi

2.2.1 Các phương pháp ước lượng thời gian thi công: Để lập tiến độ thi công hiệu quả, nhà quản lý cần phải ước lượng được thời gian thi công của mỗi công tác Các phương pháp ước lượng thời gian thi công phổ biến mà người quản lý thường sử dụng là ước lượng dựa trên định mức, ước lượng dựa trên kinh nghiệm và ước lượng dựa vào mô hình a Ước lượng dựa vào định mức: Định mức là mức quy định về vật liệu, thời gian, chi phí…để hoàn thành một công việc hay một lượng sản phẩm Định mức dự toán xây dựng công trình của Bộ xây dựng là định mức kinh tế - kỹ thuật thể hiện mức hao phí về vật liệu, lao động và máy thi công để hoàn thành một đơn vị khối lượng công tác xây dựng Trong

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 15 định mức này không có định mức thời gian thi công cụ thể cho các công tác mà chỉ có định mức về số ca máy và số lượng nhân công cần thiết để thực hiện các công tác xây dựng Người quản lý có thể dựa vào các định mức này để tính toán thời gian thi công tương đương Ngày nay, do sự tiến bộ về công nghệ thi công trong khi định mức đã lạc hậu và chưa được cập nhật kịp thời nên việc ước lượng thời gian thi công theo định mức có thể sẽ không còn phù hợp với thực tế b Ước lượng dựa vào kinh nghiệm:

Nhà thầu sử dụng kinh nghiệm thi công các công trình có tính chất và qui mô tương đương để ước lượng thời gian thi công công trình mới Hạn chế của phương pháp này là đòi hỏi nhà thầu phải có nhiều kinh nghiệm trong thi công và đã thi công những công trình tương tự Các nhà thầu mới hay những người quản lý dự án chưa có nhiều kinh nghiệm thì sẽ gặp khó khăn nếu sử dụng phương pháp này c Ước lượng dựa vào mô hình:

Các tác giả nghiên cứu thường cố gắng tìm kiếm các mô hình ước lượng để hỗ trợ nhà thầu và những đơn vị liên quan trong dự án Mô hình ước lượng bao gồm dữ liệu đầu vào (input) và dữ liệu đầu ra (output) Dữ liệu đầu vào sẽ là các yếu tố ảnh hưởng bao gồm định tính và định lượng phụ thuộc vào điều kiện tác động khách quan và chủ quan trong quá trình thi công Dữ liệu đầu ra chính là các giá trị cần xác định như thời gian, chi phí của dự án Dựa vào đặc điểm của từng dự án cụ thể mà dữ liệu đầu vào sẽ khác nhau do đó dữ liệu đầu ra cũng khác nhau Và muốn đạt được giá trị đầu ra mong muốn, nhà quản lý có thể dựa vào mô hình để thay đổi giá trị đầu vào hợp lý, ở đây thông thường là nguồn tài nguyên nhân lực và máy móc thiết bị

2.2.2 Lượt khảo các nghiên cứu tương tự trước đây:

Có rất ít tác giả nghiên cứu việc xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công cho cọc khoan nhồi Tarek M Zayed đã thực hiện nhiều nghiên cứu với các phương pháp khác nhau để xác định năng suất thi công cọc khoan nhồi Các mô hình dựa chia thành chia thành 2 nhóm với kỹ thuật khác nhau gồm kỹ thuật dựa trên dữ liệu và kỹ thuật dựa trên tiến trình

2.2.2.1 Kỹ thuật dựa trên dữ liệu Đây là kỹ thuật xác định thời gian dựa trên dữ liệu đầu vào và đầu ra của qui trình thi công mà không quan tâm đến tiến trình Đại diện cho những kỹ thuật này là hồi qui đa biến và trí khôn nhân tạo ANN a Hồi qui đa biến

Hồi qui đơn biến là mô hình hồi qui chỉ có một biến độc lập và một biến phụ thuộc trong mô hình Trong khi đó, hồi qui đa biến là mô hình hồi qui có 1 biến phụ thuộc và nhiều biến độc lập Vì thế hồi qui đa biến có thể được sử dụng để ước lượng thời gian thi công cọc trong đó nhiều nhân tố được xem xét Mô hình hồi qui tuyến tính bội được xác định theo phương trình sau:

Các biến là các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thi công gồm định tính và định lượng và sẽ được lượng hóa để đưa vào mô hình và kết quả của nó là các thời gian của quá trình thi công cọc và năng suất

Trong nghiên cứu của Zayed, các biến đầu vào được lựa chọn là kích thước cọc, loại đất và phương pháp thi công (phương pháp khoan khô và ướt), chiều dài của mũi khoan Các biến đầu ra gồm các thời gian của các quá trình thi công và năng suất thi công b Mạng thần kinh nhân tạo ANN

Với phương pháp ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi theo ANN thì dữ liệu phải thu thập theo dạng định tính và định lượng cho mỗi dự án Mỗi chuỗi dữ liệu thu thập cho từ một dự án tương ứng với một chuỗi di truyền trong mô hình ANN Dữ liệu đầu vào cho ANN là các chuỗi dữ liệu về các thông số định lượng và định tính của tiến trình thi công cọc khoan nhồi và các kết quả ANN là năng suất, chu kỳ thời gian cũng như chi phí của tiến trình

2.2.2.2 Kỹ thuật dựa trên tiến trình Đây là kỹ thuật dựa vào các bước của quá trình thi công để xác định thời gian thi công và năng suất Kỹ thuật này tính toán dựa trên thời gian làm việc hiệu quả của từng quá trình và được điều chỉnh phù hợp với thực tế thông qua hệ số năng

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 17 suất PI Hệ số năng suất PI là sự chuyển đổi ảnh hưởng của các nhân tố năng suất định tính thành giá trị định lượng bằng cách sử dụng kết hợp giữa kỹ thuật phân tích cấu trúc thứ bậc AHP và logic mờ Hệ số năng suất này được xây dựng từ việc đánh giá ảnh hưởng của những nhân tố định tính và nó được xem là giống nhau cho tất cả các dự án a Mô hình trực quan (Deterministic) Để xây dựng mô hình này thì ta cần biết thời gian cần thiết của từng quá trình Các thời gian này chỉ xem xét sự ảnh hưởng của các nhân tố định lượng và được xác định trong điều kiện thi công thuận lợi nhất (bỏ qua sự ảnh hưởng của nhân tố định tính) Thời gian thi công sẽ là tổng của các thời gian này nhân với hệ số hệ số năng suất PI b Mô hình mô phỏng (Simulation)

Mô hình mô phỏng được áp dụng cho tiến trình cọc thông qua 3 bước chính gồm: xây dựng mô hình, mô phỏng và phân tích độ nhạy Để xây dựng mô hình, cần thực hiện các bước sau:

1 Nghiên cứu quá trình thi công cọc

2 Xác định những hoạt động khác nhau trong tiến trình

3 Xây dựng quá trình thi công, sử dụng các công cụ hỗ trợ như phần mềm MicroCyclone

4 Thu thập những dữ liệu về thời gian cho mỗi hoạt động

5 Tìm phân phối phù hợp cho thời gian của mỗi hoạt động

6 Kiểm tra ý nghĩa thống kê cho mỗi phân phối phù hợp

7 Xác định thời gian cho mỗi hoạt động ( xác định và xác suất)

Sau khi chuẩn bị và xây dựng mô hình, những tài nguyên sử dụng cho tiến trình được định nghĩa và mô phỏng bắt đầu Các kết quả đầu ra sẽ được so sánh với dữ liệu thu được để đánh giá mô hình Nếu kết quả không phù hợp, cần phải cải thiện lại mô hình để đạt kết quả tốt hơn Các tài nguyên được thay đổi để kiểm tra giới hạn mô hình và lựa chọn mức sử dụng tài nguyên hiệu quả nhất

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 18 Ở Việt Nam, ước lượng thời gian thi công chưa được chú trọng, chỉ tập trung nhiều vào việc ước lượng chi phí của dự án Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Ngọc Hiền “Xác định năng suất nội bộ tiến trình thi công cọc” là một trong số ít các nghiên cứu trong việc xác định năng suất thi công cọc khoan nhồi Nội dung của luận văn này là xây dựng mô hình năng suất theo mô hình trực quan Hệ số năng suất PI được xác định để điều chỉnh năng suất phù hợp Phương pháp này có nhược điểm là đã đánh đồng sự ảnh hưởng các nhân tố định tính cho các dự án khác nhau, do đó không thấy được sự khác biệt giữa các dự án Thực tế cho thấy rằng mỗi dự án đều có yếu tố định tính khác nhau nên ảnh hưởng của chúng lên thời gian hay năng suất là khác nhau Ngoài ra, dữ liệu thu thập được xác định bằng bảng câu hỏi nên mang nhiều yếu tố chủ quan và ảnh hưởng đến mức độ chính xác của dữ liệu.

Tổng kết chương 2

Chương 2 đã trình bày tổng quan về các đặc điểm của quá trình thi công cọc, các nhân tố gây ảnh hưởng đến thời gian thi công Muốn xây dựng mô hình ước lượng thời gian, cần phải xác định các nhân tố tác động đến quá trình thi công Để có thể nhận dạng được các yếu tố ảnh hưởng này, cần phải nắm rõ đặc điểm quá trình thi công cọc

Ngoài ra, chương 2 cũng trình bày tổng quan về các nghiên cứu tương tự trước đây và phương pháp thực hiện các nghiên cứu đó Từ đó có thể thấy rõ sự giống và khác về phương pháp nghiên cứu của luận văn này sẽ được trình bày ở nội dung chương 3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Xác định các nhân tố ảnh hưởng đến thời gian thi công cọc khoan nhồi

Dựa vào kinh nghiệm của các chuyên gia và các nghiên cứu trước đó kết hợp tham khảo định mức dự toán của bộ xây dựng về công tác khoan cọc nhồi về cách phân loại định mức, các nhân tố sau đây ảnh hưởng đến thời gian thi công 1 cọc gồm:

1 Chiều sâu khoan cọc và chiều dài cọc: Đơn vị mét cọc là đơn vị định mức để tính toán chi phí và năng suất thi công cọc Điều này cũng có nghĩa là chiều dài cọc có ý nghĩa quyết định đến thời gian thi công của cọc Trong quá trình khoan, khoan càng sâu thì thời gian để thực hiện việc lấy đất gặp nhiều khó khăn và mất nhiều thời gian hơn, việc di chuyển gầu khoan để đưa đất lên cũng dài hơn Định mức dự toán của bộ xây dựng về công tác khoan cọc nhồi (mã AC.3000) có quy định: “trường hợp độ sâu khoan > 30m thì từ m thứ 31 trở đi định mức được nhân với hệ số 1,015 so với định mức tương ứng”

2 Đường kính cọc: Đường kính cũng là yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thi công cọc Định mức dự toán của bộ xây dựng về công tác khoan cọc nhồi (mã AC.3000) đã phân loại các đường kính khác nhau cho thấy rằng đường kính khác nhau thì thời lượng sử dụng máy móc thiết bị (ca máy) cũng khác nhau

3 Loại đất (đất cát, đất sét, bùn, cát pha, sét pha…): Công tác khoan chính là sự phá vỡ đất đá dựa trên khả năng tác dụng của những vật thể cứng (lưỡi cắt) vào đất đá mềm hơn Việc cấu tạo của lớp đất sẽ ảnh hưởng đến thời gian khoan Ngoài ra, nhà thầu còn phải chọn thiết bị có tính năng phù hợp với cấu tạo của từng loại đất cụ thể Nếu địa tầng là đất thông thường thì có thể dùng loại thiết bị thi công thông thường nhưng nếu địa tầng là đất phong hóa hoặc phong hóa mạnh thì phải dùng loại gầu chuyên dụng để khoan.Tính năng của địa tầng còn quyết định chiều dài của ống vách, chỉ tiêu kỹ thuật của bentonite trong quá trình khoan và loại thiết bị phù hợp cho việc vệ sinh hố đào trước khi đổ bê tông cọc Nếu cọc khoan nhồi được thi công trong điều kiện nước có áp hay nước vận động có vận tốc dòng chảy lớn hơn 3m/phút thì sẽ rất khó thi công và sự số về sập thành vách rất dễ xảy ra nên

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 20 cần có giải pháp phù hợp cho trường hợp này Định mức dự toán của bộ xây dựng về công tác khoan cọc nhồi (mã AC.3000) có quy định: “công tác khoan cọc nhồi vào đất dẻo, sét cứng đến rất cứng, cát chặt vừa đến cát rất chặt, đất lẫn cuội sỏi có kích thước đến ≤ 10 cm thì định mức khoan vào đất này được nhân với hệ số 1,2 so với định mức khoan vào đất tương ứng”

4 Năng lực của máy móc thiết bị: phụ thuộc vào loại máy, khả năng của máy, hiệu suất máy, việc bảo trì thiết bị, tần suất hư hỏng của thiết bị Vì công tác khoan cọc nhồi chủ yếu thực hiện bằng thi công cơ giới nên năng lực của máy móc thiết bị ảnh hưởng rất lớn đến thời gian thi công

5 Nhân lực phục vụ thi công: kinh nghiệm, năng lực của người điều khiển thiết bị ảnh hưởng lớn đến năng suất làm việc Trong thi công cọc khoan nhồi, hầu hết các quá trình thi công đều có sự tham gia của thiết bị thi công Do đó, năng suất của người điều khiển thiết bị chiếm vai trò quan trọng đối với năng suất của toàn tiến trình thi công, đặt biệt là quá trình khoan tạo lỗ cọc Tay nghề của công nhân cũng có ảnh hưởng nhiều trong quá trình thi công cọc như: gia công lắp dựng lồng thép, lắp dựng ống đổ bê tông… Để đánh giá nhân lực thi công có thể dựa vào số năm kinh nghiệm của đội ngũ công nhân và kĩ sư, số lượng công nhân cần thiết, sự nhiệt tình lao động của công nhân

6 Công tác hoạch định và quản lý: Việc bố trí đầy đủ nhân tài vật lực cho các quá trình thi công, cán bộ kỹ thuật phụ trách thi công đủ khả năng hướng dẫn và kiểm soát công việc, có kế hoạch cung ứng kịp thời cho quá trình thi công cụ thể Công tác chuẩn bị tốt sẽ hạn chế được thời gian chờ đợi và triển khai công việc nhanh chóng và liên tục Việc quản lý nguồn tài nguyên hiệu quả sẽ góp phần nâng cao năng suất lao động Ngoài ra, việc đưa ra biện pháp thi công hợp lý sẽ góp phần tăng năng suất lao động Nếu biện pháp không hợp lý sẽ kéo dài thời gian thi công Để đánh giá công tác hoạch định và quản lý có thể dựa vào việc chuẩn bị sẵn sàng các biện pháp, bản vẽ, chủ động trong công việc và kinh nghiệm của nhà thầu, kế hoạch cung ứng vật tư, bố trí đầy đủ nhân tài vật lực cho các quá trình thi công

7 Mặt bằng công trường: được đánh giá dựa vào mặt bằng rộng rãi hay chật hẹp, có gây ra sự trở ngại trong việc thi công hay không, đường di chuyển khó

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 21 khăn, góc quay để đổ đất, điều kiện đất nền tốt hay không tốt Do vậy, mặt bằng công trường cũng sẽ ảnh hưởng đến các thao tác di chuyển của máy móc thiết bị và việc bố trí tài nguyên phục vụ công tác thi công

8 Điều kiện thời tiết: Thời tiết gây ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của công nhân, người điều kiển thiết bị thi công Thời tiết quá nắng gắt cũng gây sự mệt mỏi cho công nhân, trời mưa sẽ ảnh hưởng đến sự điều khiển thiết bị và tác động đến sức khỏe, khả năng làm việc của công nhân Trời mưa cũng gây ảnh hưởng đến qui trình đào đất cũng như công tác đổ bê tông

Các nhân tố kể trên là những nhân tố ảnh hưởng đến thời gian thi công của một cọc khoan nhồi Nếu xem xét thời gian thi công của toàn bộ hạng mục khoan cọc thì cần phải xem xét các nhân tố ảnh hưởng khác liên quan đến vấn đề tài chính của chủ đầu tư, các phát sinh từ chủ đầu tư và thiết kế, biến động về giá cả…

Giới hạn của nghiên cứu

Các nhân tố ảnh hưởng đến thời gian thi công cọc bao gồm các nhân tố định tính và định lượng Các nhân tố định lượng bao gồm: chiều dài cọc, đường kính cọc, chiều cao của mỗi loại đất Các nhân tố định tính bao gồm năng lực của máy móc thiết bị, nhân lực phục vụ thi công, công tác hoạch định và quản lý, mặt bằng công trường và điều kiện thời tiết

Việc xác định các giá trị của nhân tố định lượng khá dễ dàng vì dựa vào số liệu của hồ sơ quản lý chất lượng cọc khoan nhồi

Việc xác định các nhân tố định tính cần phải quan sát và đánh giá trực tiếp dựa vào thực tế thi công tại công trường Ở thời điểm nghiên cứu, vì số lượng công trường đang thi công cọc khoan nhồi trên địa bàn thành phố tương đối ít nên tác giả chỉ thu thập được số liệu của một vài công trường, còn lại là bộ dữ liệu từ các công trường đã thi công xong Do đó, việc đánh giá các nhân tố định tính trên toàn bộ dữ liệu là không thể

Vì vậy, giới hạn của đề tài là chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của các nhân tố gồm: đường kính, chiều sâu khoan cọc và địa chất của công trình

Xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công

3.3.1 Khái niệm về các thời gian thi công cọc:

Thi công cọc khoan nhồi là một quá trình gồm có nhiều công tác theo trình tự nhất định, trong đó có 2 giai đoạn chính là giai đoạn khoan cọc và giai đoạn sau khi khoan cọc Giai đoạn sau khi khoan cọc gồm các công tác chính là vệ sinh hố khoan, lắp đặt lồng thép và đổ bê tông cọc nên ta có thể gọi chung các công tác trong giai đoạn này là công tác bê tông cọc Mục đích khi chia quá trình thi công cọc thành 2 giai đoạn này là dựa theo biện pháp tổ chức thi công Vì hầu hết các công trình khoan cọc nhồi hiện nay, công tác khoan cọc được thực hiện bởi máy khoan và công tác bê tông cọc được phục vụ bởi cần cẩu và các thiết bị phụ trợ khác Trong quá trình tổ chức thi công, nhà hoạch định thường lập biện pháp theo dây chuyền của thiết bị chính (máy khoan và cần cẩu) để có thể tận dụng hết khả năng làm việc của thiết bị và tránh gián đoạn (thời gian chờ đợi) Để đảm bảo yêu cầu về mặt kĩ thuật như tránh tình trạng sạt lở do thời gian kéo dài… thì công tác bê tông cọc phải được thực hiện ngay sau khi kết thúc quá trình khoan Vì vậy, việc phân chia thành 2 quá trình như trên và ước lượng thời gian của từng quá trình sẽ giúp nhà thầu thiết kế tiến độ và lên kế hoạch sử dụng nguồn tài nguyên hợp lý

Thời gian công tác khoan: được tính từ lúc thời điểm bắt đầu khoan lấy đất ở gầu đầu tiên đến thời điểm kết thúc khoan lấy đất

Thời gian công tác bê tông cọc: được tính từ thời điểm vừa kết thúc quá trình khoan đến thời điểm kết thúc đổ bê tông cọc

Thời gian cho công tác di chuyển máy khoan đến cọc tiếp theo, hạ ống vách và đưa máy khoan vào vị trí để khoan sẽ không được xét tới trong mô hình này Vì thời gian thực hiện các công tác này thường bị nhiễu rất lớn do sự không liên tục (tạm ngưng do thay đổi ca, do thời tiết và các yếu tố khách quan khác)

3.3.2 Xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công:

Xây dựng mô hình mối quan hệ giữa các thời gian (thời gian khoan cọc T1 và thời gian công tác bê tông cọc T2) và chiều sâu của cọc L bằng phương pháp phân tích hồi qui đơn biến tuyến tính và phi tuyến Lí do lựa chọn chiều sâu cọc vì chiều

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 23 sâu cọc là nhân tố có ảnh hưởng lớn nhất đến thời gian thi công cọc Trong số các mô hình đã phân tích, lựa chọn mô hình tốt nhất để ước lượng

Xây dựng mô hình mối quan hệ giữa các thời gian với chiều sâu cọc, đường kính cọc và địa chất Việc thêm các nhân tố về đường kính cọc và địa chất có thể giúp cho mô hình đạt kết quả tốt hơn so với mô hình chỉ có chiều sâu cọc Mô hình hồi qui tuyến tính đa bội được sử dụng để phân tích

3.3.3 Xem xét sự ảnh hưởng của địa chất lên thời gian thi công:

Phân loại địa chất để xem xét sự ảnh hưởng của địa chất đến quá trình khoan cọc Vì vậy, cách phân loại địa chất phải thể hiện rõ sự ảnh hưởng của từng loại địa chất lên quá trình khoan cọc

Trong nghiên cứu của Zayed, ông phân thành 3 loại địa chất gồm đất sét, đất cát và đất pha trộn giữa 2 loại đất trên (sét pha cát hoặc cát pha sét) Cách phân loại địa chất này tương đối đơn giản, chỉ xem xét đến tính chất của hạt mà không xét đến trạng thái của đất Qua cách phân loại này, ta không thấy được mức độ ảnh hưởng của độ chặt của đất lên quá trình khoan cọc Ví dụ 2 lớp đất khác nhau cùng một loại đất là đất sét nhưng chúng khác nhau về độ chặt (dẻo mềm, cứng…) thì thời gian khoan qua 2 lớp đất trên là khác nhau Thực tế thi công cho thấy, đất càng chặt cứng thì thời gian khoan sẽ lớn hơn so với đất mềm

Theo GS Nguyễn Viết Trung (sách: “Cọc khoan nhồi trong xây dựng công trình giao thông”), cách phân loại đất dựa theo chỉ số SPT của các lớp đất gồm 3 loại SPTα (mức ý nghĩa): chấp nhận giả thuyết H0

Kiểm định tham số nghĩa là kiểm tra xem các hệ số hồi quy có có ý nghĩa thống kê hay không, nói cách khác là chúng có khác 0 hay không Giả sử mô hình của ta sẽ có hình thức như thế này: Y = β1 + β2X Trong đó, Y là biến phụ thuộc, X là biến độc lập, β1 là hệ số tự do, β2 là hệ số góc Nếu β2 = 0 thì X không ảnh hưởng đến Y Đặt giả thiết H0: β2=0 (hệ số không có ý nghĩa thống kê), H1: β2 0

Dựa vào các giá trị p-value(sig.) của biến số để kết luận là chấp nhận hay bác bỏ H0

+ Nếu p-value (sig.)≤α (mức ý nghĩa): bác bỏ giả thuyết H0

+ Nếu p-value (sig.)>α (mức ý nghĩa): chấp nhận giả thuyết H0 c Thủ tục Curve Estimation trong SPSS:

SPSS là một hệ thống phần mềm thống kê toàn diện được thiết kế để thực hiện tất cả các bước trong các phân tích thống kê từ những thông kê mô tả (liệt kê dữ liệu, lập đồ thị) đến thống kê suy luận (tương quan, hồi quy…)

Thủ tục Curve Estimation trong SPSS có thể xây dựng mối quan hệ giữa biến độc lập và biến phụ thuộc theo 11 dạng mô hình khác nhau Các mô hình này được xây dựng theo mối quan hệ theo dạng đường thẳng (tuyến tính) hay đường cong (phi tuyến) Bảng 3.2 đã liệt kê 11 dạng mô hình

Bảng 3.3: Các dạng mô hình dự báo của Curve Estimation

STT Mô hình Phương trình Chuyển đổi về tuyến tính

Hình 3.1 Các đồ thị biểu diễn các dạng mô hình

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 33 Để xác định mô hình nào nên sử dụng, cách đơn giản là vẽ đồ thị cho dữ liệu Nếu mối quan hệ các biến trên đồ thị gần như tuyến tính, sử dụng mô hình hồi quy tuyến tính (linear) Nếu mối quan hệ giữa các biến trên đồ thị không phải là tuyến tính, mà theo dạng đường cong: ta hãy xem xu thế của nó gần với dạng hàm toán học nào, và chọn dạng hàm phù hợp để dự báo Sau khi xác định được dạng hàm toán học nào (không phải là quan hệ tuyến tính), ta phải chuyển đổi chúng về dạng tuyến tính

Với thủ tục Curve Estimation, ta không phải chuyển đổi dữ liệu từ đường cong về dạng tuyến tính Hệ số hồi quy, giá trị dự báo, sai số dự báo do Curve Estimation tính ra sẽ tương ứng với dạng hàm gốc ban đầu mà ta đã chọn Các thông số như R 2 , R 2 đã hiệu chỉnh, thống kê t, thống kê F, ESS do Curve Estimation xuất ra sẽ tương ứng với dạng hàm đã biến đổi về dạng tuyến tính Ví dụ, nếu thấy đồ thị theo dạng hàm bậc hai, có thể áp dụng mô hình Quadratic; mà không phải chuyển đổi dữ liệu về dạng tuyến tính, rồi sau đó mới thực hiện mô hình Trong trường hợp không biết chắc dữ liệu tuân theo dạng hàm toán học nào, áp dụng các dạng mô hình có thể xảy ra, sau đó chọn mô hình thấy tốt nhất d Đánh giá và lựa chọn mô hình tốt nhất : Để đánh giá mô hình, sử dụng hệ số xác định R 2 (bình phương của hệ số tương quan) R 2 là tỷ lệ phần biến động của Y được giải thích từ X R 2 càng lớn chứng tỏ mô hình càng phù hợp với dữ liệu Ngoài ra, xem xét một trong các chỉ tiêu đo lường mức độ sai số như ME, MAE, MPE, MAPE, MSE, RMSE để đánh giá kết quả mô hình

Lựa chọn mô hình tốt nhất bằng cách so sánh hệ số R 2 giữa các mô hình Mô hình nào có R 2 càng lớn chứng tỏ mô hình đó giải thích được càng nhiều mối quan hệ giữa biến phụ thuộc và biến độc lập Ngoài ra, cần xem xét các mô hình thông qua đồ thị: đường biểu diễn giá trị dự báo càng gần với đường biểu diễn giá trị thực tế thì mô hình càng chính xác

3.6.2 Hồi qui tuyến tính bội

3.6.2.1 Giới thiệu hàm hồi qui:

Cho nguồn số liệu gồm n quan sát về k biến, trong đó gồm 1 biến phụ thuộc (Y) và k-1 biến độc lập (Xj) Với nguồn số liệu này có thể thiết lập mô hình hồi qui như sau:

Theo dạng tổng thể Yi= β1+ β 2 X 2i + β 3 X 3i + …+β k X ki +u i

Hay theo dạng E(Yi)= β1+ β2X2i+ β3X3i+ …+βkXki

Theo dạng mẫu Yi= b1+ b2X2i+ b3X3i+ …+bkXki+ui

Hay theo dạng Ŷi= b1+ b 2 X 2i + b 3 X 3i + …+b k X ki

Với βj là các tham số hồi qui, ui là sai số ngẫu nhiên; bj là các hệ số hồi qui được dùng để ước các tham số βj, ûi là các phần dư và được dùng để ước lượng ui

3.6.2.2 Kiểm định giả thiết về độ phù hợp của mô hình a Kiểm định giả thuyết về độ phù hợp của mô hình hồi quy tổng thể (Phân tích phương sai)

Kiểm định F sử dụng trong bảng phân tích phương sai vẫn là một phép kiểm định giả thuyết về độ phù hợp của mô hình hồi quy tuyến tính tổng thể Ý tưởng của kiểm nghiệm này là xem xét biến phụ thuộc có liên hệ tuyến tính với toàn bộ tập hợp biến độc lập được giữ lại trong mô hình hay không b Kiểm định ý nghĩa các hệ số hồi quy riêng phần trong mô hình Ý nghĩa của hệ số hồi quy riêng phần là : βk đo lường sự thay đổi trong giá trị trung bình Y khi Xk thay đổi một đơn vị, giữa các biến độc lập còn lại không đổi Nói một cách khác, nó cho biết ảnh hưởng thuần của thay đổi một đơn vị trong Xk đối với giá trị trung bình của biến phụ thuộc Y khi loại trừ ảnh hưởng của các biến độc lập khác Trong hồi quy tuyến tính bội, để đánh giá đóng góp thật sự của một biến đối với thay đổi trong Y thì bằng cách nào đó ta phải kiểm soát được ảnh hưởng của các biến khác

3.6.2.3 Kiểm nghiệm các giả định cần thiết trong mô hình hồi quy tuyến tính a Kiểm nghiệm giả định liên hệ tuyến tính

Kiểm định này nhằm đánh giá mức độ đường thẳng phù hợp với dữ liệu quan sát bằng cách vẽ đồ thị phân tán giữa các phần dư và giá trị dự đoán mà mô hình tuyến tính cho ra Người ta hay vẽ biểu đồ phân tán giữa 2 giá trị này đã được chuẩn hóa với phần dư trên trục tung và giá trị dự đoán trên trục hoành Nếu giả định liên hệ tuyến tính và phương sai bằng nhau được thỏa mãn, thì ta sẽ không nhận thấy có liên hệ gì giữa các giá trị dự đoán và phần dư, chúng sẽ phân tán ngẫu nhiên Ta xem xét thật kỹ tất cả những biến thiên mà ta quan sát được Giả sử khi ta tìm đường hồi quy tuyến tính cho các dữ liệu và mô tả phần dư cùng giá trị dự đoán lên đồ thị mà thấy phần dư của chúng thay đổi theo một trật tự nào đó (có thể là cong dạng Parabol, cong dạng bậc 3 Cubic ) thì mô hình hồi quy tuyến tính mô tả quan hệ đường thẳng là không phù hợp với dữ liệu này Sự thay đổi có hệ thống giữa các giá trị dự đoán và phần dư chứng tỏ rằng giả định có quan hệ tuyến tính đã bị vi phạm Nếu giả định tuyến tính được thỏa mãn (đúng) thì phần dư phải phân tán ngẫu nhiên trong một vùng xung quanh đường đi qua tung độ 0 không tạo thành một dạng nào b Kiểm nghiệm giả định phương sai của sai số không đổi

Tổng kết chương 3

Chương 3 đã trình bày phương pháp để thực hiện nghiên cứu Đầu tiên là xem xét các nhân tố ảnh hưởng đến thời gian thi công cọc Tuy nhiên, do có sự hạn chế trong quá trình thu thập dữ liệu nên chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của 3 nhân tố là chiều sâu khoan cọc, đường kính và địa chất Để ước lượng thời gian thi công, xây dựng mô hình hồi qui đơn biến và đa biến Hồi qui đơn biến bao gồm tuyến tính và phi tuyến nhằm mục đích xem xét mối quan hệ của thời gian thi công và chiều sâu khoan cọc Hồi qui đa biến tuyến tính nhằm xem xét sự ảnh hưởng của các yếu tố đường kính, địa chất lên mối quan hệ của thời gian thi công và chiều sâu khoan

Chương 3 đã trình bày các cơ sở lý thuyết về hồi qui đơn biến và đa biến và trình bày cách thức thu thập dữ liệu dựa vào hồ sơ nghiệm thu công trường Dữ liệu thu được là cơ sở để xây dựng các mô hình.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Phân tích hồi qui giữa các thời gian và chiều sâu khoan cọc

Gọi : T1, T2 lần lượt là thời gian thực hiện công tác khoan cọc và thời gian thực hiện công tác bê tông cọc Đơn vị của T1, T2 được sử dụng trong mô hình là phút

L là chiều sâu cọc , được tính từ cốt đất tự nhiên đến cao độ đáy mũi cọc (m)

Khi xem xét lần lượt mối quan hệ giữa T1 và L, mối quan hệ giữa T2 và L, ta xem xét cho từng trường hợp khác nhau :

+ Trường hợp 1: xét tất cả các loại cọc có đường kính từ 1m đến 1.5m

+ Trường hợp 2 : chỉ xét loại cọc có đường kính D=1m

+ Trường hợp 3 : chỉ xét loại cọc có đường kính D=1.2m

+ Trường hợp 4 : chỉ xét loại cọc có đường kính D>1.2m

Sử dụng thủ tục Curve Estimation trong phần mềm SPSS, tiến hành phân tích hồi qui mối quan hệ T1-L và mối quan hệ T2-L Các mô hình hồi qui được sử dụng gồm 10 dạng mô hình hồi qui khác nhau : Linear ; Logarithmic ; Inverse ; Quadratic ; Cubic ; Compound ; Power ; S ; Growth ; Exponential ; Logistic Trong các mô hình hồi qui, T1 và T2 lần lượt là các biến phụ thuộc, L là biến độc lập

Kết quả sau khi thu được sẽ được phân tích, kiểm định và so sánh để lựa chọn mô hình tốt nhất

4.1.1 Xem xét chung cho tất cả các loại cọc có đường kính từ 1m đến 1.5m

Dữ liệu được chọn bao gồm tất cả các loại cọc có đường kính từ 1m đến 1.5m, sử dụng thủ tục Curve Estimation trong phần mềm SPSS tiến hành phân tích hồi qui với 10 dạng mô hình khác nhau cho từng mối quan hệ là T1-L (T1 là biến phụ thuộc, L là biến độc lập) và T 2 -L (T 2 là biến phụ thuộc, L là biến độc lập) a Phân tích kết quả mô hình :

Phân tích mô hình hồi qui với hàm Linear cho trường hợp là T1-L Kết quả mô hình hồi qui như sau :

Std Error of the Estimate

Squares df Mean Square F Sig

Hình 4.1: Kết quả mô hình hồi qui T1-L với hàm Linear trường hợp 1m≤D≤1.5m Theo kết quả phân tích của bảng Model Sumary ở hình 4.1 cho thấy

R 2 =0.854 nghĩa là mô hình này giải thích được 85.4% biến thiên của biến T 1 Kết quả thống kê F trong bảng ANOVA là Fe0.9, với mức ý nghĩa của tập hợp mẫu Sig=0,000 (

Tiêu đề	Ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi
Tác giả	Trần Huy Thuận
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Minh Tâm, TS. Lê Hoài Long
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ và Quản lý xây dựng
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	1,44 MB