Công nghệ neo xoắn trong thi công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NEO XOẮN TRONG CÔNG TÁC THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU CHO MỘT VÀI KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS PHẠM QUANG HƯNG HÀ NỘI, 12/2010 NỘI DUNG CHÍNH MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ NEO ĐẤT NEO XOẮN & CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ ĐẤT NỀN TỚI SỨC CHỊU TẢI CỌC/NEO XOẮN ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở VIỆT NAM KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỞ ĐẦU Hơn 70% cố công trình xảy nguyên nhân địa kỹ thuật, mà phần nhiều chủ quan không nắm vững ứng xử công trình với môi trường đất, đá người thiết kế, chưa có lý thuyết tính toán cách rõ ràng, phù hợp  Theo nguồn tạp chí “Tư vấn Thiết kế, số 03/2006” giải pháp giữ ổn định thành hố đào Việt Nam chủ yếu dùng tường barrette (chiếm 92%) phương pháp thi công giữ ổn định phân chia sau: Chống thép hình chiếm 15%; Topdown chiếm 54%; Neo đất chiếm 15 15% %; Cọc xi măng đất chiếm 8% không chống chiếm 8% LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :  Khảo sát, đánh giá khả chịu lực dạng neo xoắn dựa thông số chế tạo, đặc trưng lý đất nền, từ xem xét tính phù hợp neo việc áp dụng để giữ ổn định hố đào  Nghiên cứu tính khả thi việc ứng dụng công nghệ cọc xoắn (Helical Pile) neo xoắn (Helical Tension Anchor) áp dụng thi công thử nghiệm hố đào sâu cho vài khu vực có địa chất thích hợp sử dụng giải pháp neo xoắn Hà nội LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Xây dựng sở lý thuyết tính toán hoàn chỉnh cho phương án neo xoắn để áp dụng thi công hố đào sâu cho vài khu vực địa chất Hà nội  Xây dựng biểu đồ tương quan sức chịu tải cọc/neo xoắn với độ sâu neo, số lượng xoắn/neo, góc ma sát  Tính toán cụ thể cho số công trình Hà Nội áp dụng công nghệ neo xoắn vào thi công tầng hầm, tính lặp để lựa chọn giải pháp kết cấu neo xoắn tối ưu Sử dụng phần mềm DeepXcav, Geo5 HeliCAP…trong việc hỗ trợ tính toán Đưa phân tích đánh giá phù hợp tính khả thi công nghệ dựa vấn đề phân tích tích LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Phân loại kết cấu neo đất kiểu vữa LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KẾT CẤU NEO TRONG ĐẤT KIỂU PHỤT VỮA * Thiết kế bầu neo a Theo tiêu chuẩn BS 8081:1989 điều 6.2.3.2 & 6.2.5.2 [8] b Theo Canadian Foundation Engineering Manual [10], mục 26.12.4.1: c Theo Joseph E.Bowles [14], mục Sheet Pile Walls: “Cantilevered and Anchored” * Tính ổn định tổng thể neo Phụ lục D tiêu chuẩn BS 8081:1989 [8], LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MINH HỌA THI CÔNG NEO XOẮN & NEO PHỤT VỮA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐẶC TÍNH CỌC/NEO XOẮN  Cọc/neo xoắn chia làm loại: Vành khuyên/đặc (Round Shaft-RS), hình vuông (Square Shaft-SS) hàn với xoắn tạo thành chuỗi xoắn  Một cọc neo xoắn có nhiều xoắn nằm cách khoảng cách thích hợp trục trụ thép  Đường kính/chiều rộng trục neo thường từ 1½ đến 3½ inch, chiều dài phân đoạn neo đến 10 feet (từ 0.9 đến 3.0m), bề dày điển hình xoắn khoảng 3/8 đến 1/2 inch (từ  2cm), đường kính xoắn phổ biến thay đổi phạm vi đến 14 inch (từ 15  36cm)  Trường hợp đặc biệt chế tạo xoắn có kích thước trục neo lên tới 12 inch (0.3 mét) đường kính xoắn 48 inch (khoảng 1.2 mét) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỌC/NEO XOẮN X XY Y LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Y X X X Y XY Y Y XY X X XY X XY Y XY XY XY X Y Y Y XY X X XY Y TÒA NHÀ HỖN HỢP AZ LÂM VIÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TÒA NHÀ HỖN HỢP AZ LÂM VIÊN BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA GÓC NEO VÀ KHẢ NĂNG CHỊU KÉO CỦA NEO NEO TẦNG NEO TẦNG Sức chịu kéo Q u neo [kN] 350 300 250 200 150 100 50 0 10 20 30 40 Góc nghiêng neo so với phương ngang (độ) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 50 60 KẾT LUẬN Qua kết phân tích tính toán cho công trình thực tế, tác giả thực khoảng 400 toán từ có số nhận xét quan trọng sau: Về mặt chịu lực cọc neo xoắn hoàn toàn có đủ khả đáp ứng yêu cầu sức chịu tải neo văng chống trình thi công tầng hầm, sức chịu kéo/nén neo đạt 20  30 T/neo với hệ số an toàn Fs > 1.5  Khả chịu kéo/nén neo xoắn tăng dần theo độ sâu neo giảm dần góc nghiêng neo tăng lên Kết tính toán cho thấy góc nghiêng neo theo phương ngang hợp lý khoảng từ 00  300  Chương trình phần mềm HeliCAP không cho phép ta xác định chuyển vị kết cấu tường vây, nhiên sử dụng chương trình DeepXcav 2010 GEO5 phân tích cho thấy, chuyển vị tường vây đảm bảo yêu cầu giải pháp neo xoắn hợp lý LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KIẾN NGHỊ  Ở Việt Nam chưa có phần mềm chuyên dụng để tính toán cọc neo xoắn, việc ứng dụng chương trình phần mềm HeliCAP hoàn toàn phù hợp kiểm chứng công ty tiếng giới lĩnh vực địa kỹ thuật cho kết có độ tin cậy cao Tuy nhiên số lượng kết cấu neo mẫu thư viện nhiều hạn chế số lượng chủng loại  Đề tài dừng lại việc tính toán khả chịu tải neo xoắn chưa sâu nghiên cứu chuyển vị tường vây, ổn định trượt, ăn mòn thép, nhược điểm hệ kết cấu thi công công nghệ neo xoắn  Việc thí nghiệm thử tải thực tế để xác định khả chịu tải neo xoắn cho công trình cụ thể luận văn chưa có thời gian kinh phí thử nghiệm nhiều hạn chế LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO Kt thay đổi - 20 ft-1 (10 to 66 m-1) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Gear Motor D – 12,000 ft-lbs Tương đương T = 16270 N.m Qult = Kt T MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO Gear Motor Testing Control Station and Data Acquisition LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT “Axial testing and numerical modeling of square shaft helical piles under compressive and tensile loading” Edit by: Ben Livneh and M Hesham El Naggar (Can Geotech J 45: 1142–1155 (2008) Development of a failure surface LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Stress Distribution in Soils due to Surface Loads Geotechnical Engineering: “Principles and Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering”, V.N.S Murthy Significant depth of stressed zone for single footing LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT b Pressure isobars based on Boussinesq equation for uniformly loaded circular footings [...]... trạng thái đất tới khả năng chịu kéo/nén của neo xoắn  Đánh giá ảnh hưởng của độ sâu neo, góc nghiêng neo và đường kính neo tới khả năng chịu kéo/nén của neo xoắn oBài toán toán:: Cọc neo xoắn loại RS4500.337 có các đặc trưng như sau: Chiều dày tấm xoắn 12.7mm, tấm xoắn chế tạo từ thép có cường độ 50 ksi (345 Mpa), Khoảng cách giữa các tấm xoắn là 3D Cọc được neo vào nền đất cát đồng nhất có dung trọng... Clemence - NEO TRONG ĐẤT CÁT Sơ đồ làm việc của cọc xoắn khi chịu kéo, Clemence (cọc neo nông) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Sơ đồ làm việc của cọc xoắn khi chịu kéo, Clemence (cọc neo sâu) PHƯƠNG PHÁP DỰA VÀO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA TẤM XOẮN ĐƠN  Cách tiếp cận ở đây được giả định rằng khả năng chịu tải của cọc /neo xoắn sẽ dựa trên các lý thuyết tổng thể về khả năng chịu tải của một tấm xoắn đơn  Lý năng xoắn. .. cọc /neo xoắn theo lý thuyết cổ điển của Terzaghi, Kulwahy, Mitsch và Clemence (1985) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA NEO XOẮN Hiện nay trên thế giới, việc dự báo khả năng chịu tải của cọc /neo xoắn thường được căn cứ vào một trong các mô hình sau: Theo lý thuyết tính, theo mô hình thực nghiệm và bán thực nghiệm nghiệm Một số câu hỏi được đặt ra trong quá trình nghiên cứu cọc xoắn /neo. .. đường kính tấm xoắn trên neo xoắn Khả năng chịu nén LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Khả năng chịu kéo Khả năng chịu mô men xoắn Neo trong nền đất cát đồng nhất có  = 300 ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA GÓC NGHIÊNG CỦA NEO VỚI SỨC CHỊU KÉO CỰC HẠN Qu NEO LOẠI RS4500.337 DÀI 12.0M Sức chịu kéo cực hạn của neo Qu, [kN] 1200 1000 800 600 400 200 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Góc nghiêng của neo so với phương... CHỊU LỰC CỦA TẤM XOẮN Tấm xoắn với lực tác dụng 50 kips (222,4 kN) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Tấm xoắn với lực tác dụng 70 kips (311,4 kN) Tấm xoắn với lực tác dụng 90 kips (400,3 KN) CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ ĐẤT NỀN TỚI SỨC CHỊU TẢI CỌC /NEO XOẮN  Trong phần này tác giả sẽ đi khảo sát ảnh hưởng của các thông số đất nền cụ thể là sự biến thi n góc ma sát trong hoặc lực dính...CẤU TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CỌC /NEO XOẮN Y Y Y Y X X X Y X X X Y X X Y Y Y Y X X X X Y LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Y CHƯƠNG 2 NEO ĐẤT & CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH Trong 20 năm qua, cọc /neo xoắn đã và đang được sử dụng phổ biến với số lượng ngày càng tăng, neo thích hợp để lắp đặt trong nhiều loại đất khác nhau, và có thể tiếp nhận tải trọng ngay sau khi công việc lắp đặt hoàn thành Nội dung chính... năng chịu lực mỗi tấm xoắn được xác định dựa vào cường độ tấm xoắn do nhà sản xuất đưa ra (Section 7 of this Technical Design Manual), [21 21]] và được cho bởi công thức sau:  Q h  Ah c N c  q ' N q LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT   Qs PHƯƠNG PHÁP DỰA VÀO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA TẤM XOẮN ĐƠN a Trường hợp neo trong đất rời (Non-Cohesive Soil) ' ' Qh  Ah q Nq  Ah  D Nq b Trường hợp neo trong đất dính (Cohesive... cứu cọc xoắn /neo xoắn:  Sự bố trí khoảng cách giữa các tấm xoắn của neo như thế nào cho hợp lý? và có khoảng cách tối ưu nhất cung cấp hiệu suất tốt nhất cho việc lắp đặt cũng như tăng khả năng chịu tải của cọc /neo hay không?  Những hạn chế về yêu cầu thi t kế như thế nào (phạm vi áp dụng), dẫn đến việc chế tạo ra các dạng kết cấu khác nhau của neo?  Thi t kế có khả năng được cải thi n, nâng cao... NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC /NEO XOẮN 1 2 3 Phương pháp cắt hình trụ Phương pháp dựa vào khả năng chịu lực của tấm xoắn đơn Phương pháp kinh nghiệm dựa trên tương quan mômen xoắn trong quá trình lắp đặt LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT PHƯƠNG PHÁP CẮT HÌNH TRỤ Theo phương pháp này, toàn bộ khối lượng của đất giữa cánh xoắn được giả thi t là huy động hoàn toàn Khả năng chịu lực của một tấm xoắn là tổng hợp của lực... biến đổi cao Q ult  K t T Trong đó: T : mômen xoắn trong quá trình lắp đặt, ft-lbs (kN-m); Kt : hệ số làm việc của mômen, ft-1 (m-1); LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT PHƯƠNG PHÁP KINH NGHIỆM DỰA TRÊN TƯƠNG QUAN MÔ MEN XOẮN TRONG QUÁ TRÌNH LẮP ĐẶT Giá trị của Kt được xác định từ thực nghiệm, thay đổi từ 3ft-1 ÷ 20 ft-1 phụ thuộc vào hình dạng của neo xoắn, khoảng cách giữa các tấm xoắn Được khuyến nghị là giá ... nh lc neo thit k Tớnh ngc li tỡm mụ men xon ci t ti thiu DeepXcav, Geo5, Plaxis S lng tng neo, v trớ neo iu chnh v trớ neo m bo s phõn phi mụmen un tng l tt nht H s an ton thớch hp Loi neo tng... Anchored * Tớnh n nh tng th neo Ph lc D tiờu chun BS 8081:1989 [8], LUN VN THC S K THUT MINH HA THI CễNG NEO XON & NEO PHT VA LUN VN THC S K THUT C TNH CC /NEO XON Cc /neo xon chia lm loi: Vnh khuyờn/c... THUT Neo nn t sột ng nht cú = v c ỏnh giỏ nh hng s bin thi n lc dớnh Cu ng vi tng loi t v trng thỏi t ti kh nng chu kộo/nộn ca neo xon ỏnh giỏ nh hng ca sõu neo, gúc nghiờng neo v ng kớnh neo