phân tích biện pháp thi công ép tĩnh kết hợp với khoan dẫn trong tính toán thiết kế nền móng nhà cao tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG PHÂN TÍCH BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP TĨNH KẾT HỢP VỚI KHOAN DẪN TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011-77/KHCN-GV S KC 0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG & CƠ HỌC ỨNG DỤNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG “PHÂN TÍ CH BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP TĨNH KẾT HƠP ̣ VỚI KHOAN DẪ N TRONG TÍ NH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG” Mã số: T2011-77/KHCN-GV Chủ nhiệm đề tài: Th.S Nguyễn Văn Chúng Thành viên đề tài: Nguyễn Văn Huấ n Tp, HCM, Tháng 11/2011 Đề tài NCKH 2011 MỤC LỤC Chƣơng MỞ ĐẦU Vấ n đề thực tiề n Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .6 Ý nghĩa khoa học đề tài Phạm vi nghiên cứu luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN DẪN ÉP 1 Mở đầ u 1.2 Thiết bị biện pháp thi công cọc khoan dẫn ép 1.3 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu 11 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 12 SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 12 2.1.1 Sức chịu tải dọc trục cọc theo vật liệu 12 2.1.2 Sức chịu tải dọc trục cọc theo đất 12 2 TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN XUNG QUANH CỌC TRONG VÀ SAU KHI THI CÔNG .20 2.2 Đặc điểm trạng thái ứng suất – biến dạng đất thi công cọc .20 2.2.2 Trạng thái ứng suất - biến dạng ban đầu xung quanh cọc 21 NHẬN XÉT, KẾT LUẬN 22 CHƢƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA BIỆN PHÁP THI CÔNG KHOAN DẪN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐI QUA NHIỀU LỚP ĐẤT 23 Ảnh hưởng việc hạ cọc vào lớp đất dính 23 Ảnh hưởng việc hạ cọc vào lớp đất rời 27 CHƢƠNG ÁP DỤNG GIẢI PHÁP CỌC ÉP BTCT KẾT HỢP KHOAN DẪN CHO CÁC CÔNG TRÌNH TẠI QUẬN 9, TP.HCM 29 So sánh sức chịu tải cọc xác định theo công thức lý thuyết thí nghiệm nén tĩnh trường 29 Xác định độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan .30 Phân tích giải pháp co ̣c ép kế t hơ ̣p với khoan dẫn vào công trình chung cư Phước Bình – Q.9, TP.HCM 32 Chƣơng 5: KIẾN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .40 CNĐT: Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 Kế t luâ ̣n .40 Kiế n nghi 40 ̣ TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 CNĐT: Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 “PHÂN TÍ CH BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP TĨNH KẾT HỢP VỚI KHOAN DẪN TRONG TÍ NH TOÁN THIẾT KẾ NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG” Nội dung đề tài phân tích sức chi ̣u tải của cọc xác định hệ số giảm ma sát mf cọc loại đất khác thi công ép cọc bê tông cốt thép có khoan dẫn địa chất thuộc khu vực Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp phân tích sử dụng công thức tính toán theo TCXD 205-1998 số liệu ép cọc trường để xác định sức chịu tải cọc qua lớp đất Từ thiết lập mối tương quan xác định hệ số giảm ma sát thực tế loại đất khác thi công ép cọc có khoan dẫn Ngoài đề tài cũng đưa số liệu tổng hợp đánh giá hiệu dự n sử dụng giải pháp cọc ép bê tong cốt thép có khoan dẫn để có những lưu ý tính toán thiết kế CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 Chƣơng: MỞ ĐẦU Vấn đề thực tiễn Hiện nay, công tác thiết kế thi công móng cọc ép bê tông cốt thép ứng dụng rộng rãi phổ biến công trình dân dụng, công nghiệp ưu điểm giá thành kỹ thuật thi công so với cọc khoan nhồi Tuy nhiên, có số hạn chế khuyết điểm công tác thi công ép cọc trình ép xuất độ chối giả cọc qua lớp cát dày Quá trình ép cọc làm ảnh hưởng đến công trình lân cận lèn chặt đất làm đất công trình xung quanh bị đẩy trồi lún sụt Vì vậy, để tranh tượng trên, cần phải làm giảm xuất độ chối giả hay tránh lèn ép lên đất công trình xung quanh biện pháp ép rung, khoan dẫn trước ép, ép có sối nước Trong đó, phương pháp cọc ép có khoan dẫn lựa chọn tính khả thi Tuy nhiên, việc thiết kế thi công móng cọc ép có khoan dẫn Việt Nam mẻ, thực theo tiêu chuẩn thiết kế TCXD 205-1998 tiêu chuẩn thi công TCVN 286-2003 Việc thực thiết kế theo tiêu chuẩn bộc lộ nhiều hạn chế tiêu chuẩn TCXD 205-1998 chưa đưa hệ số mR, mf cụ thể địa chất khác đường kính lỗ khoan dẫn khác Thực tế nay, người thiết kế lựa chọn đường kính lỗ khoan chiều sâu khoan dẫn dựa kết thử tĩnh cọc thử đưa số liệu thiết kế cuối cùng, làm nhiều thời gian phát sinh thêm chi phí cho việc chờ đợi kết công tác thử tĩnh Nghiên cứu “phân tích biê ̣n pháp thi công ép tiñ h kế t hơ ̣p với khoan dẫn tin ́ h toán thiế t kế nề n móng nhà cao tầng” đặt nhu cầu cấp thiết thực tiễn nhằm góp phần làm hạn chế rủi ro vả phát sinh chi phí cho công trình Mục tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu biê ̣n pháp thi công co ̣c ép kế t hơ ̣p với khoan dẫn : chiề u sâu hố kh oan, đường kính hố khoan  So sánh sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo công thức tính toán TCXD 2051998 xác định theo thí nghiệm nén tĩnh trường CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011  Phân tích tính hiệu việc sử dụng giải pháp cọc ép có khoan dẫn so với giải pháp cọc khoan nhồi mặt kinh tế kỹ thuật thi công Từ lựa chọn phương án thi công hợp lý  Nghiên cứu trình thay đổi trạng thái ứng suất đất xung quanh mũi cọc sau thi công Phương pháp nghiên cứu  Tổng hợp phân tích sở lý thuyết khả nén chặt đất xung quanh cọc trình thi công; thay đổi trạng thái ứng suất – biến dạng đất xung quanh cọc sau thi công  Ứng dụng tính toán sức chịu tải cọc theo công thức lý thuyết TCXD 2051998  Tổng hợp phân tích số liệu ép cọc nén tĩnh thực tế công trình cụ thề, từ so sánh kết lý thuyết với kết trường công trình thực tế đưa nhận xét kiến nghị Ý nghĩa khoa học đề tài  Cung cấp vấn đề thiết kế thi công cọc ép cọc  Giải hạn chế thiết kế tính toán sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo công thức TCVN 205:1998  Cung cấp kiến nghị sử dụng hệ số giảm ma sát thay đổi ảnh hưởng khoan dẫn loại đất khác  Mở hướng nghiên cứu phát triển vấn đề việc thiết kế thi công cọc ép có khoan dẫn nhằm lựa chọn phương án móng tối ưu, góp phần làm hạn chế phát sinh thời gian, chi phí cho công trình Phạm vi nghiên cứu đề tài  Đề tài tập trung nghiên cứu sức chịu tải cọc ép có khoan dẫn, ảnh hưởng khoan dẫn lên giảm ma sát bên cọc thi công ép cọc  Do hạn chế mặt số liệu thực nghiệm, vấn đề nghiên cứu thực địa chất công trình thuộc Quận 9, Tp.Hồ Chí Minh CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN DẪN ÉP 1.1 Mở đầu Cọc móng cọc sử dụng từ sớm Khoảng 12.000 năm trước, người dân từ thời kỳ đồ đá Thụy Sĩ biết sử dụng cọc gỗ cắm xuống hố nông để xây dựng hệ cọc Ngày nay, móng cọc BTCT đúc sẵn dùng nhiều cho công trình nhà cao tầng có số tầng vừa đất yếu, nhà dân dụng nhà xưởng, cho công trình cầu, cảng, thủy lợi Nhưng việc ép cọc bê tông có lý gây số tác hại ảnh hưởng tới hộ liền kề trường hợp phải khoan dẫn trước ép cọc bê tông với lý sau : – Nền móng nhà liền kề yếu, xây dựng lâu năm – Tác dụng công tác khoan dẫn làm giảm đùn đất gây lún, nứt, phồng nhà bên 1.2 Thiết bị biện pháp thi công cọc khoan dẫn ép 1.2.1 Máy móc thiết bị thi công khoan dẫn thƣờng dùng nay: Loại thiết bị thi công Công suất Máy khoan XY-100 Máy khoan XY-100 2.5 Máy khoan XY-100 Tính Độ sâu khoan tối đa 100m Độ sâu khoan tối đa 150m Độ sâu khoan tối đa 180m Nƣớc sản xuất Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc 1.2.2 Vật tƣ, nguyên liệu sử dụng: Bốn nguyên liệu sử dụng trình thi công khoan dẫn: Điện, nước, dầu Diesel bột Bentonite Trong trình thi công khoan dẫn, bột bentonite sử dụng để pha chế dung dịch bentonite giữ ổn định thành hố khoan 1.2.3 Công tác quản lý chất lƣợng CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 - Công tác khoan dẫn thực tới độ sâu thiết kế, sử dụng phương pháp khoan thổi rửa dung dịch sét bentonit - Bột sét bentonite sử dụng thi công có chứng xuất xưởng phiếu kiểm tra bảo đảm chất lượng - Tiêu chuẩn kiểm tra dung dịch bentonite đảm bảo thành hố khoan không bị sập lỡ - Đường kính mũi khoan: Tùy theo thiết kế kích thước cọc - Độ thẳng hố khoan kiểm tra máy toàn đạc dây dọi đảm bảo độ thẳng đứng hố khoan không sai lệch 1% - Chiều sâu khoan dẫn kiểm tra trực tiếp cách đo, vạch đánh dấu bên cần khoan 1.2.4 Triển khai thi công giám sát trình thi công a Quy trình thi công khoan dẫn: CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 Nhận mặt TC khoan dẫn Phân công triển khai thực Huy động lắp ráp thiết bị thi công Đào hố chứa dung dịch bentonite, chuẩn bị dung dịch khoan yêu cầu KT1 KT2 Định vị tim hố khoan KT3 Đưa mũi khoan vào vị trí TC, điều chỉnh vị trí độ thẳng theo phương Khởi động máy khoan, khoan hết chiều sâu thiết kế, điều chỉnh độ thẳng theo phương, theo dõi điều chỉnh dung dịch khoan thích hợp KT4 Kết thúc TC hố khoan, chuyển sang hố khoan Nghiệm thu, tổng hợp khối lượng thi công Kết thúc lưu hồ sơ b Mô tả trình thi công - Sau nhận mặt thi công khoan dẫn từ bên A, chủ nhiệm công trình chủ trì phân công, điều động, tổ chức kỹ thuật công trình, tổ đội thi công thầu phụ cung cấp vật tư/ vật liệu thực công tác: vạch sơ đồ trình tự thi công thực tế, định vị tim hố khoan, huy động lắp đặt thiết bị chuẩn bị thi công - Các công tác sau kiểm tra KT1, KT2 coi sẵn sàng để thi công khoan dẫn CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang Đề tài NCKH 2011 CHƢƠNG ÁP DỤNG GIẢI PHÁP CỌC ÉP BTCT KẾT HỢP KHOAN DẪN CHO CÁC CÔNG TRÌNH TẠI QUẬN 9, TP.HCM Hình 4.1: Hình ảnh thi công ép cọc – khoan dẫn ta ̣i công trường Trong giới hạn phạm vi đề tài nghiên cứu , để thực nhiệm vụ nghiên cứu sức chịu tải cọc thi công biện pháp khoan dẫn, đề tài chọn cọc mà thực tế công trường có thực thí nghiệm nén tĩnh để xác định sức chịu tải cọc 4.1 So sánh sức chịu tải cọc xác định theo công thức lý thuyết thí nghiệm nén tĩnh trƣờng Xác định sức chịu tải cọc cách sử dụng công thức tính toán theo TCXD 2051998:  Xác định lực ma sát cọc đất: CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 29 Đề tài NCKH 2011 fS = 1,4(1 - sin  )  v' tg + C (4.1)  Xác định thành phần sức kháng bên cọc: Theo TCXD 205 : 1998 , hạ cọc vào lỗ khoan mồi với đường kính lỗ khoan nhỏ cạnh cọc vuông 5cm hệ số điều kiện đất mặt bên cọc mf = 0,6 QS = u  mf f si Li (4.2)  Xác định thành phần sức kháng mũi: qP = cNc +  v Nq +  d N  (4.3) QP = mR.AP.qP (4.4)  Xác định sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = Q S + Q P (4.5) Xác định sức chịu tải cọc phương pháp nén tĩnh trường  Cọn cách xác định tải trọng cho phép cọc tương ứng với chuyển vị đầu cọc 10% bề rộng cọc Độ lún đầu cọc sau giảm tải P = 0T (chu kỳ 1): So Độ lún đầu cọc cấp tải Pmax : St Tổng độ lún cọc: S = St - So  Suy sức chịu tải thực tế cọc So sánh kết tính toán lý thuyết kết thí nghiệm trường 4.2 Xác định độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan Để thực nhiệm vụ nghiên cứu đề tài, ta xác định độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan theo cách:  Sử dụng công thức tính toán theo TCXD 205-1998  Từ số liệu trường hồ sơ nhật ký ép cọc ta xác định độ tăng số đồng hồ qua lớp đất độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất  So sánh kết từ hai cách phương pháp thông kê ta tìm mối tương quan sức chịu tải tính toán theo công thức lý thuyết thực tế qua lớp đất khác Từ có đề xuất kiến nghị xác định sức chịu tải cọc ép có khoan dẫn công thức lý thuyết Phƣơng pháp xác định độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan, sử dụng công thức tính toán theo TCXD 205-1998 CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 30 Đề tài NCKH 2011  Xác định sức chịu tải cực hạn cọc qua lớp đất Thành phần sức kháng bên: fS = 1,4(1 - sin  )  v' tg + C (4.6) QS = u  mf f si Li (4.7) Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc +  v Nq +  d N  (4.8) QP = mR.AP.qP = x 0,0518 x 391,922 = 36,516 kN (4.9) Sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = Q S + Q P (4.10)  Xác định độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan  Qui = Qui+1 - Qui (4.11) Xác định độ tăng sức chịu cọc qua lớp đất hố khoan từ số liệu trƣờng  Từ số liệu trường hồ sơ nhật ký ép cọc, phương pháp nội suy ta xác định độ tăng số đồng hồ qua lớp đất sức chịu tải cọc qua lớp đất  Trong trình ép cọc, địa chất không đồng nên cọc gặp chướng ngại vật đá tảng hay lớp hữu cơ, gỗ vụn, , cố sạt thành hố khoan Do vậy, số liệu ép cọc không đồng Sau tổng hợp số liệu, loại trừ số liệu có sai số khác biệt lớn với nhóm số liệu có mật độ lớn ta tính toán độ tăng sức chịu tải trung bình thực tế cọc qua lớp đất hố khoan So sánh sức chịu tải tính toán lý thuyết sức chịu tải thực tế cọc qua lớp đất hố khoan → Xác định hệ số giảm ma sát bên thực tế cọc mttfi ảnh hƣởng khoan dẫn trình thi công ép cọc Các giả thuyết tính toán:  Không xét đến số liệu ép cọc lớp đất đầu tiên, có chiêu sâu nhỏ lý sau: - Ở lớp đất đầu tiên, tải tác dụng đầu cọc chưa lớn nên số đọc đồng hồ chưa xác, chưa phản ánh sức chịu tải thực tế cọc qua lớp đất - Trong trình ép cọc, thành hố khoan có khả bị sạt lở, sức kháng mũi tăng lên ta chọn độ sâu xác định sức chịu tải cọc sâu  Do ta không xét sức chịu tải cọc qua lớp đất nên sức kháng bên cọc qua lớp đất giữ nguyên theo công thức tính toán TCXD 205-1998  Tính toán cọc có độ sâu chiếm mật độ lớn từ số liệu trường  Sức kháng mũi cọc tính toán lý thuyết thực tế CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 31 Đề tài NCKH 2011 Phân tích giảm ma sát bên cọc Từ kết tính toán lý thuyết kết trường, ta có kết tính toán sau:  Chênh lệch lý thuyết thực tế: A (kN)  Do giả thiết sức kháng mũi cọc tính toán lý thuyết thực tế nên chênh lệch độ tăng sức chịu tải cọc chênh lệch độ tăng sức kháng bên lý thuyết thực tế qua lớp đất, tức là: QSitt  QSilt = A (kN)  Do sức kháng bên cọc qua lớp đất 1, 2, không đổi nên: QSitt  QSilt = 1,4 x mttfi x fSi.Li – 1,4x mltfi x fSi.Li = A (kN) → 1,4 x mttfi x fSi.Li – 1,4x0,6 x fSi.Li = A (kN)  Suy ra: mttfi (hệ số giảm ma sát bên thực tế cọc) 4.3 Phân tích giải pháp co ̣c ép kế t hơ ̣p với khoan dẫn vào công trin ̀ h chung cƣ Phƣớc Bình – Q.9 – TP.HCM 4.3.1 Đặc điểm, quy mô công trin ̀ h Công triǹ h chung cư Phước Bin ̀ h gồ m tầ ng bán hầ m + 12 tầ ng cao đươ ̣c xây dựng ta ̣i phường Phước Biǹ h - Q.9 – TP.HCM Hình 4.2: Hình ảnh công trình (Hình ảnh tham khảo từ Đơn vị tư vấn thiết kế TAD) Công trình sử dụng giải pháp móng cọc ép kết hợp khoan dẫn + khung bê tông cố t thép Công triǹ h đươ ̣c thiế t kế vào năm 2008, khởi công xây dựng năm 2009 Hiê ̣n hoàn thành dự kiến đưa vào sử dụng vào đầu năm 2012 4.3.2 Điều kiêṇ điạ chấ t công trin ̀ h Kế t quả khảo sát đa ̣i chấ t khu vực công trì nh cho thấ y các lớp đấ t ta ̣i khu vực xây dựng có đặc điểm sau: CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 32 Đề tài NCKH 2011 - Lớp đấ t 1: Á sét, xám vàng nâu , dẻo mềm, lớp đất lún ướt , có đặc trưng lý thay đổ i tuỳ theo mức đô bảo hoà nước - Lớp 2: Á sét lẫn sỏi lateri te, màu nâu đỏ , dẻo cứng đến cứng lớp đất có đặc trưng trung bình - Lớp 3: Á sét, xám màu vàng nâu, dẻo mềm đến dẻo cứng; - Lớp (4): Cát mịn đến thô , xám vàng nâu , rời đế n chă ̣t vừa là những lớp có đă ̣c trưng lý trung biǹ h yế u - Lớp 5: Sét, xám vàng nâu đỏ, dẻo cứng đến cứng - Lớp 6: Cát mịn, xám vàng nâu, chă ̣t vừa - Lớp 7: Sét, xám đen, xám vàng, dẻo cứng đến nửa cứng - Lớp đấ t 8: Cát mịn đến trung , vàng nâu đỏ , chă ̣t vừa đế n chă ̣t là những lớp đấ t có đă ̣c trưng lý trung bình - Lớp 9: Sét, xám vàng nâu đỏ, cứng - Lớp 10: Á sét, vàng nâu xám, nửa cứng đế n cứng - Lớp đấ t 11a: Cát mịn đến thô , sỏi sạn, xám vàng, chă ̣t đế n rấ t chă ̣t là những lớp đấ t có đặc trưng lý tốt Thông số co ̣c thiế t kế sau: - Tiế t diê ̣n 350x350, chiề u dài thiế t kế 35.0m - Tải thiết kế Qa= 100 T - Số lươ ̣ng co ̣c thiế t kế 370 - Xem bản vẽ điń h kém 4.3.3 Xác định sức chịu tải cọc theo lý thuyết, kế t quả thí nghiêm ̣ thƣ̉ tinh ̃ Phân tích sức chiụ tải của co ̣c theo lý thuyế t và kế t quả thí nghiê ̣m với co ̣c tiế t diê ̣n 350x350, đường kiń h khoan dẫn 250mm, chiề u sâu khoan dẫn 22.0m, chiề u sâu co ̣c thiế t kế 34.0m CÔNG THỨC MEYERHOF 1956 (PHỤ LỤC C 205:1998) Độ sâu Chiều dày SPT fs=2N DTxq, As fsAs (m) (m) (N) (kN/m2) (m2) (kN) 1.8 18 0.00 0.00 2.9 1.1 16 1.54 24.64 5.6 2.7 16 3.78 60.48 20 40 4.20 168.00 5.2 15 30 7.28 218.40 3.1 14 28 4.34 121.52 Ký hiệu lớp đất 8.6 13.8 16.9 TK6 17.4 0.5 13 26 0.70 18.20 28.6 11.2 12 24 15.68 376.32 30.8 2.2 16 32 3.08 98.56 TK7 31.6 0.8 16 32 1.12 35.84 33.4 1.8 19 38 2.52 95.76 2.6 25 50 3.64 182.00 36 CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 33 Đề tài NCKH 2011 Qs = Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc Cao độ mũi cọc Giá trị SPT mũi cọc, Np = Diện tích mặt cắt ngang cọc, Ab = Sức chịu mũi đơn vị, qp Sức chịu mũi, Qp, kN Sức chịu tải cọc Qa, kN = = = 32.00 36.00 25.0 0.123 1399.7 m m m2 400*Np kN 1225 kN 1189.86 kN Sức chiụ tải co ̣c cho ̣n thiế t kế là Qa = 1000 kN 4.3.4 Xác định sức chịu tải cọc theo kế t quả thí nghiệm nén tĩnh Kế t quả thí nghiê ̣m nén tiñ h của co ̣c thí nghiê ̣m đươ ̣c biể u diễn qua biể u đồ quan ̣ tải trọng – chuyể n vi ̣trên hình sau: Hình 4.3: Biể u đồ quan ̣ tải tro ̣ng – chuyể n vi ̣ Từ kế t quả thí nghiê ̣m xác đinh ̣ đươ ̣c tải tro ̣ng giới hạn Pu = 2000 kN Tải trọng thiết kế Qa = 1000 kN Từ kế t quả thí nghiê ̣m giữa thí nghiê ̣m và thực tế nhâ ̣n thấ y : - Sức chiụ tải của co ̣c có khoan dẫn thì sức chiụ tải của co ̣c giảm không đáng kể , chiề u sâu co ̣c đ i qua đáy hố khoan nên sức chiụ tải của mũi co ̣c xem không ảnh hưởng đế n khả chiụ tải của co ̣c - Sức chiụ tải của co ̣c giảm đoa ̣n có khoan dẫn , cấ u trúc đấ t thay đổ i quá trình khoan dẫn nên ảnh hưởng ma sát xung quanh cọc CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 34 Đề tài NCKH 2011 4.3.5 Xác định độ tăng sức chịu cọc qua lớp đất hố khoan tính toán theo TCXD 205-1998 Từ số liệu ép cọc trường gồm 371 tim (trong có tim đạt độ sâu 22m) Đề tài chỉ tâ ̣p trung xét sứ c chiụ tải của co ̣c lớp đất 4, 5, 6, độ sâu 24,3m lý sau đây:  Ở lớp đất đầu tiên, tải tác dụng đầu cọc chưa lớn nên số đọc đồng hồ chưa xác, chưa phản ánh sức chịu tải thực tế cọc qua lớp đất  Trong trình ép cọc, thành hố khoan có khả bị sạt lở, sức kháng mũi tăng lên ta chọn độ sâu xác định sức chịu tải cọc sâu  Thực tế, số lượng cọc ép đạt độ sâu ép cọc từ 24,4m đến 26m nhiều Trích số tổng hợp kế t quả ép co ̣c thực tế ta ̣i hiê ̣n trường bảng sau: Tiết diện cọc: Loại máy ép: Áp lực tối đa bơm dầu: Lực ép theo thiết kế: Đường kính khoan dẫn: 350x350 mm Dàn ép TL 500tf 270 T ф 300 Cọc P 101 Độ sâu (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Áp lực đồng hồ (kg/cm2) 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 80 Lực ép đầu cọc (T) 0.9 0.9 0.9 0.9 16.74 16.74 32.58 32.58 32.58 32.58 48.42 48.42 48.42 64.26 80.1 95.94 95.94 95.94 111.78 127.62 Trang 35 Đề tài NCKH 2011 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Độ sâu (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 21.5 22 23 23.4 24 25 26 27 28 28.1 28.5 29 29.1 30 31 31.8 90 100 120 130 135 140 150 150 160 143.46 159.3 190.98 206.82 214.74 222.66 238.5 238.5 254.34 Áp lực đồng hồ (kg/cm2) P182 P247 P101 P193 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 50 50 70 70 80 90 110 130 140 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 70 70 80 80 90 90 100 110 130 140 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 80 90 100 120 130 135 140 150 150 160 170 - 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 80 80 90 100 100 120 140 145 160 170 - 150 160 170 150 160 170 CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng P253 P203 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 70 70 - 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 30 40 50 60 60 60 70 80 80 - 80 90 100 120 130 145 160 170 - 90 100 110 120 130 150 160 170 - P195 0 0 20 20 20 30 30 30 30 30 30 40 50 50 60 60 70 70 80 90 110 120 130 135 140 140 150 160 - P244 P255 0 0 10 10 20 20 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 80 90 90 110 120 130 150 160 170 - 0 0 10 10 20 20 20 20 40 40 50 50 50 50 60 60 80 80 90 100 110 120 125 130 150 160 170 - P250 0 0 10 10 30 30 40 50 50 50 70 70 90 110 130 140 145 150 160 170 - Trang 36 Đề tài NCKH 2011 Hình 4.4: Biể u đồ lực ép – chiề u sâu co ̣c Xác định độ tăng sức chịu cọc qua lớp đất hố khoan từ số liệu trường So sánh sức chịu tải tính toán lý thuyết sức chịu tải thực tế cọc qua lớp đất hố khoan → Xác định hệ số giảm ma sát bên thực tế cọc mttfi ảnh hưởng khoan dẫn trình thi công ép cọc Hố khoan Lớp 4: Á sét, dẻo mềm đến dẻo cứng Loại trừ sai số, số liệu có mật độ lớn từ 117,36 đến 132,67 55 cọc Độ tăng sức chịu tải trung bình qua lớp đất: 125,85 kN Chênh lệch lý thuyết thực tế: 125,85 – 108,22 = 17,63 kN Do giả thiết sức kháng mũi cọc tính toán lý thuyết thực tế nên chênh lệch độ tăng sức chịu tải cọc độ tăng sức kháng bên lý thuyết thực tế qua lớp đất, tức là: QStt4  QSlt4 = 17,63 kN Do sức kháng bên cọc qua lớp đất 1, 2, không đổi nên: QStt4  QSlt4 = 1,4 x mttf x 42,270x2,7 – 1,4x mltf x42,270x2,7 = 17,63 kN → 1,4 x mttf x 42,270x2,7 – 1,4x0,6x42,270x2,7 = 17,63 kN Suy ra: mttf = 0,710 Lớp 5: Cát thô, rời đến chặt vừa Loại trừ sai số, số liệu có mật độ lớn từ 216,47 đến 235,14 50 cọc Độ tăng sức chịu tải trung bình qua lớp đất: 225,527 kN Chênh lệch lý thuyết thực tế: 225,527 – 226,613 = -1,086 kN Vậy: QStt5  QSlt5 = -1,086 kN QStt5  QSlt5 = 17,63+ 1,4 x mttf x 42,999x3 – 1,4x mltf x42,999x3 = -1,086 kN → 1,4 x mttf x 42,999x3 – 1,4x0,6x42,999x3 = -18,716 kN Suy ra: mttf = 0,496 Lớp 6: Sét, dẻo cứng đến nửa cứng CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 37 Đề tài NCKH 2011 Loại trừ sai số, số liệu có mật độ lớn từ 427,39 đến 452,68 59 cọc Độ tăng sức chịu tải trung bình qua lớp đất: 440,516 kN Chênh lệch lý thuyết thực tế: 440,516 – 331,785 = 108,731 kN Vậy: QStt6  QSlt6 = 108,731 kN QStt6  QSlt6 = -1,086 + 1,4 x mttf x 76,453x6 – 1,4x mltf x76,453x6 = 108,731 kN → 1,4 x mttf x 76,453x6 – 1,4x0,6x76,453x6 = 109,817 kN Suy ra: mttf = 0,771 Lớp 7: Cát mịn chặt vừa Loại trừ sai số, số liệu có mật độ lớn từ 850,43 đến 872,04 45 cọc Độ tăng sức chịu tải trung bình qua lớp đất: 862,680 kN Chênh lệch lý thuyết thực tế: 862,680 – 818,857 = 43,823 kN Vậy: QStt7  QSlt7 = 43,823 kN QStt7  QSlt7 = 108,731 + 1,4x mttf x 85,937x8,3 – 1,4x mltf x85,937x8,3 = 43,823 kN → 1,4 x mttf x 85,937x8,3 – 1,4x0,6x85,937x8,3 = -64,908 kN Suy ra: mttf = 0,535 Tương tự tính toán hố khoan 2, 3, ta có bảng tổng hợp hệ số giảm ma sát mf lớp đất suy từ kết trường sau: Hố khoan Hố khoan Hố khoan Hố khoan Trung bình Á sét, dẻo mềm đến dẻo cứng 0,710 0,694 0,702 0,702 Cát thô, rời đến chặt vừa Sét, dẻo cứng đến nửa cứng Cát mịn chặt vừa 0,496 0,507 0,489 0,497 0,771 0,774 0,763 0,769 0,535 0,528 0,533 0,532 Từ kế t quả nhâ ̣n xét thấ y ảnh hưởng việc khoan dẫn lên hệ số giảm ma sát cọc loại đất khác khác nhau: - Đất cát thô, rời đến chặt vừa: hệ số mf = 0,489 đến 0,497  Lực liên kết hạt bé, ép cọc làm đất bị phá vỡ cấu trúc, thành hố khoan dễ bị sạt lỡ → ma sát bên giảm đáng kể  Vì đất loại cát nên thấm nước, hạt đất dịch chuyển ngang xuống mũi cọc với chuyển vị lớn → Do đó, trình ép cọc đất tạo nên sức kháng mũi với tốc độ nhanh, ma sát bên không đáng kể - Đất cát mịn chặt vừa: hệ số mf = 0,532  Thành phần hạt đất gồm hạt mịn hơn, lực liên kết hạt tăng lên, hệ số rỗng giảm, thành hố khoan bị sạt → hệ số giảm ma sát bên tăng lên - Đối với đất loại sét, hệ số giảm ma sát bên lớn do:  Lực liên kết hạt lớn, đất bị sạt lỡ, chí hút bám hạt đất rơi vãi từ lớp đất bên làm tăng độ chặt đất bị lèn ép trình ép cọc CNĐT: Th.S Nguyễn Văn Chúng Trang 38 Đề tài NCKH 2011  Đất bão hòa nước không thấm nên trình ép cọc, đất bị trồi lên nên làm xuất ma sát bên với tốc độ nhanh  Đất dẻo chảy, dẻo mềm, trình ép cọc, đất bị chuyển vị xáo trộn đất dẻo cứng, đất cứng Đất cứng, độ chặt đất lớn, lực liên kết hạt lớn Do đó, trình ép cọc, đất bị phá vỡ cấu trúc → làm tăng ma sát bên đất cọc → Hệ số giảm ma sát mf tăng theo độ cứng đất, từ sét dẻo chảy đến dẻo mềm đến sét nửa cứng đến cứng 4.3.6 Phân tích hiêụ quả của giải co ̣c BTCT ép tinh ̃ kế t hơ ̣p với khoan dẫn so với co ̣c khoan nhồ i Đề tài tham khảo từ số liế u tổ ng hơ ̣p của đơn vi thiế ̣ t kế và chủ đầ u tư quá trin ̀ h thi công co ̣c với kế t quả tổ ng hơ ̣p sau: - Số co ̣c thiế t kế ban đầ u : 371 - Số co ̣c xử lý thiế t kế : 41 - Số co ̣c không qua chiề u sâu khoan dẫn [...]... khoan, chuyển sang hố khoan tiếp theo Nếu KT4 khơng đạt thì tiến hành khoan lại đến khi đạt u cầu KT4 thì kết thúc thi cơng 1 hố khoan và chuyển sang hố khoan tiếp theo - Trong q trình khoan, cán bộ kỹ thuật của đơn vị khoan và cán bộ kỹ thuật của tổng thầu cùng tư vấn giám sát và chủ đầu tư xác nhận phân cấp đất đá theo địa tầng thực tế của lỗ khoan c Hƣớng dẫn thi cơng - Thi cơng khoan dẫn được thực hiện... hành khoan tới độ sâu thi t kế (đo, vạch bên ngồi cần khoan) - Trong q trình đưa mũi khoan xuống sâu, ln theo dõi và điều chỉnh độ thẳng đứng của cần khoan theo ít nhất 2 phương vng góc với nhau và ít nhất là 1 lần/5m chiều sâu hạ mũi khoan xuống đất Đồng thời theo dõi dung dịch khoan để đảm bảo độ nhớt và tỉ trọng đạt u cầu giữ thành hố khoan ổn định - Nếu KT4 đạt thì kết thúc thi cơng 1 hố khoan, ... tự các đài cọc Đối với mỗi đài có thể khoan tối đa 3 hố cho một lượt khoan theo hình zích zắc rồi chuyển sang đài liền kề theo hướng thi cơng Thứ tự khoan này để đảm bảo thành hố khoan khơng bị sập lở và thuận tiện cho thi cơng ép cọc Sau khi ép xong 3 cọc tại các vị trí đã khoan mới tiến hành khoan tiếp các hố còn lại của đài cọc đó - Nếu trong q trình thi cơng ép cọc, thành hố khoan bị sập lỡ nhiều... khoan dẫn Thi cơng ép cọc 1.3 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu Với điều kiện địa chất khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận, mục đích và nhiệm vụ của đề tài bao gồm:  Phân tích về sức chịu tải của cọc  Phân tích khả năng chịu tải của cọc do ảnh hưởng của việc khoan dẫn  Áp dụng tính tốn sức chịu tải của cọc ép có khoan dẫn của một vài cơng trình thực tế theo các cách: - Sử dụng các cơng thức tính. .. này giữ ngun theo các cơng thức tính tốn TCXD 205-1998  Tính tốn đối với các cọc có độ sâu chiếm mật độ lớn từ số liệu hiện trường  Sức kháng mũi của cọc là bằng nhau giữa tính tốn lý thuyết và thực tế CNĐT: Th.S Ngũn Văn Chúng Trang 31 Đề tài NCKH 2011 Phân tích sự giảm ma sát bên của cọc Từ kết quả tính tốn lý thuyết và kết quả hiện trường, ta có các kết quả tính tốn sau:  Chênh lệch giữa... hệ và yếu tố khác trong biểu thức, trong đó là các quan hệ:  , c, E,  ,  , z Trạng thái ứng suất của đất trong khi thi cơng cọc thay đổi do tính chất từ biến của đất và q trình cố kết thấm Chùng ứng suất trong cốt đất và phân tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian xung quanh cọc sau khi đóng cọc trong đất bão hòa nước có thể đánh giá định lượng bằng cách thi t lập bài tốn như trong đất khơng bão... chịu tải của cọc trong nền cát, sau hàng loạt phân tích các kết quả thí nghiệm nén tĩnh và đóng cọc thử tại hiện trường Qs = fs.As CNĐT: Th.S Ngũn Văn Chúng (2.10) Trang 14 Đề tài NCKH 2011 fs – là lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc được tác giả thi t lập quan hệ thực nghiệm với góc ma sát  và tỷ số z/B, với chiều sâu z tính đến giữa lớp cát vả B là bề rộng của cọc Lưu ý rằng, phương pháp của Coyle... đất nền  Trong q trình ép cọc, thành hố khoan có khả năng bị sạt lở, do đó sức kháng mũi có thể tăng lên nếu ta chọn độ sâu xác định sức chịu tải của cọc q sâu  Thực tế, số lượng cọc ép đạt độ sâu ép cọc từ 24,4m đến 26m là khá nhiều Trích một số tổng hợp kế t quả ép co ̣c thực tế ta ̣i hiê ̣n trường trong bảng sau: Tiết diện cọc: Loại máy ép: Áp lực tối đa của bơm dầu: Lực ép theo thi t kế: ... hố khoan trong một đài cọc xuống 1 đến 2 hố khoan Sau khi hồn thành ép cọc vào vị trí đã khoan dẫn mới chuyển sang khoan hố tiếp theo trong đài cọc đó - Hướng thi cơng cụ thể sẽ theo sự chỉ đạo của kỹ sư cơng trường, tùy thuộc vào điều kiện thực tế tại mặt bằng cơng trường và tiến độ u cầu d Hình ảnh thi cơng thực tế tại hiện trƣờng CNĐT: Th.S Ngũn Văn Chúng Trang 10 Đề tài NCKH 2011 Thi cơng khoan. .. quan sát được thể hiện trong hình 3.2.3 1 1 2 4 8 2 8 4 39 37 35 32 Hình 3.7 Sự nén chặt của cát xung quanh cọc theo kết quả quan trắc và tính tốn lý thuyết CNĐT: Th.S Ngũn Văn Chúng Trang 27 Đề tài NCKH 2011 Kết quả này phù hợp với Robinsky và Morrison (1964), nhưng theo Meyerhof giá trị nén ép thể tích ở gần mũi cọc là lớn nhất, còn khu vực ở gần đầu cọc là nhỏ nhất Phương pháp đơn giản đánh giá