tcvn 10304:2014 móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế

tcvn 10304:2014 móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế

    TCVN   TI£U CHUÈN QuèC GIA     TCVN 10304:2014 Xuất lần MóNG CọC- tiêu chuẩn thiÕt kÕ Pile Foundation – Design Standard Hμ NéI – 2014 TCVN TI£U CHUÈN QUèC GIA TCVN 10304:2014 XuÊt b¶n lần MóNG CọC- tiêu chuẩn thiết kế Pile Foundation – Design Standard Mục lục Trang Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Nguyên tắc chung Yêu cầu khảo sát địa chất cơng trình 10 Phân loại cọc 13 Thiết kế móng cọc 15 7.1 Những dẫn tính tốn 15 7.2 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất đá 21 7.3 Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm trường 34 7.4 Tính tốn cọc móng cọc theo biến dạng 41 7.5 Đặc điểm thiết kế nhóm cọc kích thước lớn đài dạng 44 7.6 Đặc điểm thiết kế móng cọc cải tạo xây dựng lại nhà cơng trình 46 u cầu cấu tạo móng cọc 49 Đặc điểm thiết kế móng cọc đất lún sụt 52 10 Đặc điểm thiết kế móng cọc đất trương nở 57 11 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng đất khai thác mỏ 59 12 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có động đất 62 13 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có hang động Cas tơ 65 14 Đặc điểm thiết kế móng cọc cho đường dây tải điện không 66 15 Đặc điểm thiết kế móng cọc nhà tầng 68 Phụ lục A (tham khảo) - Tính tốn cọc chịu tải đồng thời lực thẳng đứng, lực ngang mô men 69 Phụ lục B (tham khảo) - Phương pháp xác định độ lún móng cọc theo kinh nghiệm 73 Phụ lục C (tham khảo) - Một số mơ hình móng khối quy ước 74 Phụ lục D (tham khảo) - Xác định khối lượng khảo sát địa chất cơng trình để thiết kế móng cọc 75 Phụ lục E (tham khảo) - Biến dạng giới hạn móng cơng trình 77 Phụ lục F (tham khảo) - Tầm quan trọng nhà cơng trình 79 Phụ lục G (tham khảo) - Các phương pháp khác xác định sức chịu tải cọc 80 G1 - Công thức chung xác định sức chịu tải cọc 80 G2 - Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất 80 G3 - Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn 82 G4 - Xác định sức chịu tải cọc theo sức kháng mũi xuyên qc 84 Thư mục tài liệu tham khảo 86 Lời nói đầu TCVN 10304:2014 “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” xây dựng sở tham khảo “SP 24.13330.2011 (SNiP 2.02.03-85) Móng cọc” TCVN 10304:2014 trường Đại học Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố                                         TI£U CHUÈN QuèC GIA TCVN 10304:2014   Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế Pile foundation – Design standard Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế móng cọc nhà cơng trình (sau gọi chung cơng trình) xây dựng cơng trình cải tạo xây dựng lại Tiêu chuẩn khơng áp dụng để thiết kế móng cọc cơng trình xây dựng đất đóng băng vĩnh cửu, móng máy chịu tải trọng động trụ cơng trình khai thác dầu biển cơng trình khác thềm lục địa Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 3118:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén; TCVN 4200:2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định tính nén lún phịng thí nghiệm; TCVN 4116:1985 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thuỷ công – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng – Nguyên tắc bản; TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5746:1993 Đất xây dựng - Phân loại; TCVN 6170-3:1998 Cơng trình biển cố định – Tải trọng thiết kế; TCVN 9346:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển; TCVN 9351:2012 Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm trường – Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn; TCVN 9352:2012 Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh; TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình; TCVN 9363:2012 Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng; TCVN 9379:2012 Kết cấu xây dựng - Nguyên tắc tính tốn; TCVN 9386-1:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất – Phần 1: Quy định chung, tác động động đất quy định kết cấu nhà; TCVN 9386-2:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất – Phần 2: Nền móng, tường chắn vấn đề địa kỹ thuật TCVN 9393:2012 Cọc – Phương pháp thử nghiệm trường tải ép tĩnh dọc trục; TCVN 9402:2012 Hướng dẫn kỹ thuật công tác địa chất cơng trình cho xây dựng vùng castơ TCVN 10304:2014 Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau : 3.1 Cọc (Pile): Cấu kiện thẳng đứng xiên, hạ vào đất thi công chỗ đất, để truyền tải trọng vào 3.2 Cọc treo (Friction pile): Cọc, truyền tải trọng vào qua ma sát thân cọc qua mũi cọc 3.3 Cọc chống (End bearing pile): Cọc, truyền tải trọng vào chủ yếu qua mũi cọc 3.4 Cọc đơn (Single pile): Cọc, truyền tải trọng vào điều kiện ảnh hưởng cọc khác tới 3.5 Nền cọc (Pile ground base): Một phần đất tiếp nhận tải trọng cọc truyền vào tác dụng tương hỗ với cọc 3.6 Nhóm cọc (Pile group): Nhóm số cọc liên kết với đài cọc, theo nguyên tắc, truyền tải từ cột trụ độc lập xuống 3.7 Bãi cọc (Large pile group): Rất nhiều cọc, nối với đài cọc lớn, truyền tải trọng từ cơng trình xuống đất 3.8 Móng cọc (Pile foundation): Hệ thống cọc nối lại với cấu trúc thống truyền tải trọng lên 3.9 Móng cọc – bè hỗn hợp (Piled raft foundation): Móng cấu tạo từ đài cọc dạng (bè) bê tông cốt thép cọc, truyền tải xuống 3.10 Đài cọc (Pile cap): Là dầm nối đầu cọc phân phối tải trọng từ kết cấu bên lên cọc Phân biệt đài cọc thành: đài cao, đáy đài nằm cao mặt đất đài thấp, đáy đài nằm mặt đất đất 3.11 Sức chịu tải cọc (Bearing resistance of a single pile): Sức kháng cực hạn cọc đơn theo điều kiện giới hạn phát triển mức biến dạng trượt TCVN 10304:2014  3.12 Lực ma sát âm (Negative skin friction): Lực xuất bề mặt thân cọc độ lún đất xung quanh cọc lớn độ lún cọc hướng xuống 3.13 Tải trọng tác dụng lên cọc (Load acting on a pile): Giá trị tải trọng, giá trị lực xuất cọc tác dụng tác động từ cơng trình lên móng tổ hợp bất lợi chúng Ngun tắc chung 4.1 Móng cọc cần tính tốn thiết kế sở: - Các kết khảo sát cơng trình xây dựng; - Tài liệu động đất khu vực xây dựng; - Các số liệu đặc trưng chức năng, cấu trúc công nghệ đặc biệt cơng trình điều kiện sử dụng cơng trình; - Tải trọng tác dụng lên móng; - Hiện trạng cơng trình có sẵn ảnh hưởng việc xây dựng đến chúng; - Các yêu cầu sinh thái; - So sánh kinh tế - kỹ thuật phương án thiết kế khả thi 4.2 Trong đồ án thiết kế phải xem xét, đáp ứng cho cơng trình an tồn, ổn định lâu dài hiệu kinh tế giai đoạn thi công sử dụng cơng trình 4.3 Trong đồ án thiết kế cần xét đến điều kiện xây dựng địa phương, kinh nghiệm thiết kế, xây dựng sử dụng cơng trình điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn điều kiện sinh thái tương tự 4.4 Cần thiết kế móng cọc mối tương quan với nhiệm vụ thiết kế số liệu ban đầu 4.5 Khi thiết kế cần xét đến tầm quan trọng cơng trình theo Phụ lục F tiêu chuẩn 4.6 Móng cọc cần thiết kế sở kết khảo sát cơng trình thực theo yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 4419:1987, TCVN 9363:2012 Điều tiêu chuẩn Việc thực cơng tác khảo sát cơng trình để cung cấp cho công tác nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình cơng trình xây dựng mà cung cấp số liệu để kiểm tra ảnh hưởng việc xây dựng móng cọc đến cơng trình xung quanh để thiết kế gia cường móng cho cơng trình có, cần thiết Khơng cho phép thiết kế móng cọc chưa có đầy đủ sở liệu cần thiết địa chất cơng trình 4.7 Khi thi cơng cọc gần cơng trình có sẵn cần phải đánh giá ảnh hưởng tác động động đến kết cấu cơng trình máy móc thiết bị đặt bên Trong trường hợp cần thiết, với kinh nghiệm thi cơng cọc, phải dự định trước việc đo thông số dao động đất, cơng trình kể cơng trình ngầm có TCVN 10304:2014 4.8 Trong đồ án móng cọc cần dự tính cơng tác quan trắc trường Thành phần, khối lượng phương pháp quan trắc trường quy định phụ thuộc vào tầm quan trọng cơng trình mức độ phức tạp điều kiện địa chất cơng trình Cơng tác quan trắc biến dạng móng trường cần dự tính sử dụng loại kết cấu móng chưa nghiên cứu kỹ lưỡng, trường hợp nhiệm vụ thiết kế có yêu cầu đặc biệt cho cơng tác quan trắc trường 4.9 Móng cọc làm việc môi trường xâm thực cần thiết kế theo yêu cầu TCVN 5337:1991, TCVN 5338:1991 TCVN 9346:2012 4.10 Khi thiết kế thi cơng móng cọc từ bê tơng tồn khối bê tơng lắp ghép, bê tông cốt thép cần tuân thủ theo TCVN 5574:2012, tuân thủ yêu cầu quy phạm thi cơng móng, cơng tác trắc địa, kỹ thuật an toàn, an toàn chống cháy q trình thi cơng bảo vệ mơi trường xung quanh Yêu cầu khảo sát địa chất công trình 5.1 Các kết khảo sát cơng trình cần bao gồm thơng tin địa hình, địa mạo, động đất số liệu cần thiết để chọn loại móng, xác định loại cọc kích thước cọc, tải trọng tính tốn cho phép tác dụng lên cọc tính tốn theo trạng thái giới hạn dự báo biến đổi (trong trình xây dựng sử dụng cơng trình) điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn sinh thái công trường xây dựng loại khối lượng biện pháp kỹ thuật để chế ngự chúng 5.2 Cơng tác khảo sát cho móng cọc nói chung bao gồm cơng việc tổng hợp sau: - Khoan lấy mẫu mô tả đất; - Nghiên cứu tính chất lý đất nước đất phịng thí nghiệm; - Thí nghiệm xuyên đất: xuyên tĩnh (CPT) xuyên tiêu chuẩn (SPT); - Thí nghiệm nén ngang đất; - Thí nghiệm nén (bằng tải trọng tĩnh); - Thí nghiệm thử cọc ngồi trường; - Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng cơng tác thi cơng móng cọc đến mơi trường xung quanh, có cơng trình lân cận (theo đề xuất chuyên môn đơn vị thiết kế) 5.3 Khoan lấy mẫu kết hợp xuyên tiêu chuẩn, thí nghiệm phịng, thí nghiệm xun tĩnh, cơng tác khảo sát chính, khơng phụ thuộc vào tầm quan trọng cơng trình loại móng cọc 5.4 Đối với cơng trình thuộc tầm quan trọng cao trung bình ngồi u cầu 5.3 nên bổ sung thí nghiệm đất thí nghiệm nén ngang, thí nghiệm kháng chấn thí nghiệm cọc trường theo dẫn Phụ lục D, cần xét đến tính phức tạp theo phân bố tính chất đất 10 TCVN 10304:2014 Bảng A.1 Hệ số tỷ lệ k theo công thức (A.1) Đất bao quanh cọc đặc trưng đât Hệ số tỷ lệ k kN/m4 Cát to (0,55 ≤ e ≤ 0,7 ); Từ 18000 đến 30000 Sét sét pha cứng (IL 50 lấy NP = 50; trị số NS,i lớn 50 lấy NS,i = 50 2) Đối với đá bị nén sỏi cuội trạng thái chặt, trị số NP > 100 lấy qb = 20 Mpa cho trường hợp cọc đóng Riêng cọc khoan nhồi barrette sức kháng mũi phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng thi cơng cọc, có biện pháp tin cậy làm mũi cọc bơm vữa xi măng gia cường đất mũi cọc lấy giá trị qb trường hợp cọc đóng 83 TCVN 10304:2014 1,6 b) (1,0 , 0,35) 1,6 0,8 HÖ sè fL a) HÖ sè p   (1,0 , 50) (0,5 , 0,8) 0,8 0,4 (0,7 , 120) 0,4 0,2 0,2 0,4 0,8 0,6 3,2 Sức kháng cắt / áp lực hiệu thẳng đứng : cu /'v 20 40 80 160 320 Chiều sâu cọc/ đờng kính cọc : L/d   Hình G.2 - Biểu đồ xác định hệ số p fL G.4 Xác định sức chịu tải cọc theo sức kháng mũi xuyên tĩnh qc Ngoài phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tĩnh điều 7.3.6 - 7.3.9, xác định sức chịu tải cọc công thức G.1: R c,u  q b A b  u  f i li (G.12) đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc xác định theo công thức: qb = k qc (G.13) qc cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình đất khoảng 3d phía 3d phía mũi cọc, d đường kính, cạnh tiết diện ngang cọc; li công thức (G.1); kc hệ số chuyển đổi sức kháng mũi xuyên thành sức kháng mũi cọc, tra Bảng G2; fi cường độ sức kháng trung bình thân cọc lớp đất thứ ”i”, xác định theo công thức: fi  qc,i i q c,i cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình lớp đất thứ ‘’i”; i hệ số chuyển đổi từ sức kháng mũi xuyên sang sức kháng thân cọc, tra Bảng G2 84 (G.14) TCVN 10304:2014  Bảng G2 – Hệ số Kc α Cường độ sức kháng lớn Sức Loại đất kháng Hệ số Kc Hệ số α thân cọc fmax kPa mũi xuyên qC kPa Cọc nhồi Cọc đóng Cọc nhồi Cọc đóng Cọc Cọc Thành Thành Thành Thành Thành Thành Thành Thành Bùn 0,5 bê ống bê ống bê ống thép tông thép tông thép tông thép 30 30 30 30 15 15 15 40 80 40 80 (80) (80) (80) 35 0,4 ống 35 35 (80) (80) (80) 35 < 2000 bê tơng Đất dính chảy, nhồi đóng 35 35 35 35 35 35 (80) (120) 80 35 80 (120) (150) (*) Đất dính dẻo mềm - dẻo cứng Từ 2000 0,35 0,45 đến 35 5000 Đất dính nửa > 5000 0,45 0,55 60 120 60 120 cứng đến cứng Cát chảy Từ 0,4 0,5 đến (60) 150 (120) 80 120 (60) 35 60 2500 Cát chặt vừa Từ 2500 0,4 0,5 (200) 180 đến (100) 250 150 (300) 100 (200) (120) 250 80 10000 Cát chặt đến >10000 0,3 0,4 chặt 150 200 (300) (150) 200 120 80 120 120 Đá phấn mềm > 5000 0,2 0,3 100 120 100 120 35 35 35 35 Đá phấn phong > 5000 0,2 0,4 60 80 60 80 (150) (120) (150) 120 120 80 120 hoá, mảnh vụn CHÚ THÍCH: 1) Cần thận trọng lấy giá trị sức kháng thân cọc đất sét yếu bùn xuất ma sát âm bị lún tải trọng tác dụng lên trọng lượng thân đất 2) Các giá trị ngoặc đơn sử dụng khi: - Đối với cọc nhồi, thành hố giữ tốt, thi công thành hố không bị phá hoại bê tông cọc đạt chất lượng cao; - Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất 3) Giá trị sức kháng đất mũi xuyên bảng ứng với mũi côn đơn giản   85 TCVN 10304:2014 Thư mục tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo tiếng Nga: - SP 14.1330.2011 SNiP II-7-8* Xây dựng vùng động đất; - SP 16.13330.2011 SNiP II-23-81* Kết cấu thép; - SP 20.1330.2011 SNiP 2.01.07-85 Tải trọng tác động; - SP 21.13330.2010 SNiP 2.01.09-91 Nhà cơng trình vùng khai thác mỏ lún sụt; - SP 22.13330.2011 SNiP 2.02.01-83* Nền nhà công trình; - SP 28.13330.2010 SNiP 2.03.11-85 Bảo vệ cơng trình xây dựng chống xâm thực; - SP 35.13330.2011 SNiP 2.05.03-84 Cầu ống’; - SP 38.13330.2010 SNiP 2.06.04-82* Tải trọng tác động lên cơng trình thủy (sóng, băng từ tàu thuyền); - SP 40.13330.2010 SNiP 2.06.06-85 Đập bê tông bê tông cốt thép; - SP 41.13330.1010 SNiP 2.06.08-87 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép cơng trình thủy; - SP 47.13330.2010 SNiP 11-02-96 Khảo sát cơng trình để xây dựng Những ngun tắc bản; - SP 58.13330.1010 SNiP 33-01-2003 Cơng trình Thủy Những vấn đề bản; - SP 63.13330.2010 SNiP 52.01-2003 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Những vấn đề bản; - GOST 5686-94 Đất Phương pháp thí nghiệm cọc trường; - GOST 12248-96 Đất Phương pháp xác định đặc trưng cường độ biến dạng phịng thí nghiệm; - GOST P 53231-2008 Bê tơng Nguyên tắc kiểm tra đánh giá cường độ; - GOST 19804-91 Cọc bê tông cốt thép - điều kiện kỹ thuật; - GOST 19804.6-83 Cọc đặc tiết diện trịn cọc - ống bê tơng cốt thép khơng ứng lực trước Cấu tạo kích thước; - GOST 19912-2001 Đất Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh xuyên động trường; - GOST 20276-99 Đất Phương pháp thí nghiệm trường xác định đặc trưng cường độ biến dạng; - GOST 20522-96 Đất Phương pháp phân tích thống kê kết thí nghiệm; - GOST 25100-95 Đất Phân loại; - GOST 26633-91 Bê tông nặng bê tông hạt nhỏ; - GOST 27751-88 Độ tin cậy kết cấu cơng trình móng Các ngun tắc tính tốn bản; - GOST P 53778-2010 Nhà cơng trình Ngun tắc khảo sát quan trắc trạng thái kỹ thuật Tài liệu tham khảo tiếng Anh: - AS 2159-1978 Rules for the Design and Installation of Piling – Australian Standard; - Recommendations for Design of Building Foundation (Architectural Institut of Japan 1988) 86 ... Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5746:1993 Đất xây dựng - Phân loại; TCVN 617 0-3 :1998 Cơng trình biển cố định – Tải trọng thiết kế; TCVN 9346:2012 Kết... 10 Đặc điểm thiết kế móng cọc đất trương nở 57 11 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng đất khai thác mỏ 59 12 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có động đất 62 13 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có hang... 10000 0,45 0,23 0,19 100 0,85 0,50 0,45 0,40 15000 0,35 - -  20 0,75 0,40 0,40 0,30 20000 0,30 - - - - - - -  30000 0,20 - - - - - - - CHÚ THÍCH: 1) Xuyên loại I loại xuyên cơ, mũi xuyên cấu