Ứng dụng giải pháp phun vữa áp lực cao dọc thân cọc khoan nhồi để tăng khả năng chịu tải của cọc

2.2.1 Dự đoán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi được phun vữa áp lực cao theo thân cọc bằng phương pháp bán kinh nghiệm .... CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ PH

Trang 1

trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu trách nhiệm về công trình nghiên cứu của mình

Lê Xuân Sơn

Trang 2

nghệ TP HCM đã dành nhiều tâm huyết để giảng dạy và truyền đạt những kiến

thức khoa học, những kinh nghiệm vô cùng quý giá cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập tại trường Đó là những kiến thức không thể thiếu đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Phán đã hướng dẫn tận tình trong

suốt thời gian tôi thực hiện luận văn Thầy đã hướng dẫn từ những hướng đi ban đầu

để hình thành đề tài đến những nội dung chính của đề tài mà tôi đã thực hiện Một lần nữa tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến thầy, người đã luôn động viên và nhắc nhở tôi để giúp tôi thực hiện luận văn tốt nhất

Mặc dù đã rất cố gắng để thực hiện luận văn, nhưng với khả năng và hiểu biết hiện tại của tôi chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, xin quý thầy cô và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn tôi trên con đường nâng cao kiến thức của mình

Trân trọng kính chào

Lê Xuân Sơn

Trang 3

Application of shaft grouting technology on improving the capacity of bored piles

Study of the effects of shaft grouting technology in Song Da Riverside Apartment Complex construction, Thu Duc district, Ho Chi Minh city There are some methods of calculating and analysis in this thesis, such as:

- Application of theory formulas in calculating bored pile capacity following TCVN 10304 – 2014

- Application of finite element method by using Plaxis 3D Foundation

- Application of the results of axial compression test

Drawing conclusion and recommendations from analysis

Trang 4

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

I ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1

III PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

V HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

VI CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC Error! Bookmark not defined

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Error! Bookmark not defined.

1.2 CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN CỌC Error! Bookmark not defined

1.2.1 Lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thépError! Bookmark not defined.

1.2.2 Công tác phá nước Error! Bookmark not defined.

1.2.3 Công tác phun vữa áp lực cao thân cọc Error! Bookmark not defined.

1.3 ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN

CỌC Error! Bookmark not defined.

1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TẠI VIỆT NAMError! Bookmark not defined

Trang 5

Error! Bookmark not defined

2.1.1 SCT theo vật liệu cọc Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Error! Bookmark not defined

2.1.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền Error! Bookmark not defined

2.1.4 Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) Error! Bookmark not defined

2.2 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC

THÂN CỌC Error! Bookmark not defined.

2.2.1 Dự đoán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi được phun vữa áp lực cao

theo thân cọc bằng phương pháp bán kinh nghiệm Error! Bookmark not defined

2.2.2 Theo công thức kinh nghiệm của Bachy Soletanche Việt Nam [10]Error! Bookmark not defined

2.3 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

NÉN TĨNH HIỆN TRƯỜNG Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Phương pháp của SNIP2.02.03.85 [8] Error! Bookmark not defined.

2.3.2 Phương pháp Canadian Foundation Engineering Mauual (1985) [12]

2.3.3 Phương pháp Davisson [12] Error! Bookmark not defined.

2.4 TÍNH TOÁN SCT CỦA CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU

HẠN (FINITE ELEMENTS METHOD - FEM) Error! Bookmark not defined.

2.4.1 Các phương trình biến dạng cơ bản của môi trường liên tục trong phương

pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Error! Bookmark not defined.

Trang 6

CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ

PHUN VỮA ÁP LỰC CAO ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI Error! Bookmark not defined

3.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined.

3.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO TCVN 10304 - 2014

3.2.1 Sức chịu tải của cọc TP5 theo cường độ vật liệu (TCVN 10304 – 2014;

TCVN 5574 – 2012) Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 10304 –

2014) Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (TCVN

10304 – 2014) Error! Bookmark not defined.

3.2.4 Sức chịu tải của cọc TP5 theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

theo TCVN 10304 - 2014 (công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản - AIJ) Error! Bookmark not defined

3.3 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO KẾT QUẢ THÍ

NGHIỆM NÉN TĨNH Error! Bookmark not defined.

3.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO PHƯƠNG PHÁP

PHẦN TỬ HỮU HẠN Error! Bookmark not defined.

3.4.1 Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ U-U)

3.4.2 Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ C-U)

Trang 7

phương pháp PTHH Error! Bookmark not defined.

3.6.2 Tính toán cho cọc TP1 trong trường hợp thực tế (có phun vữa) Error! Bookmark not defined

3.6.3 Phân tích ảnh hưởng của thông số chiều dày lớp đất gia cố vữa đến SCT cọc Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.

4.1 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.

4.2 KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Trang 8

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo TCVN

10304 – 2014 và các công thức bán kinh nghiệm, công thức kinh nghiệm dùng để tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao

Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của công nghệ phun vữa áp lực cao đến sức chịu tải cọc khoan nhồi với công trình thực tế là: Công trình tổ hợp căn hộ Sông Đà Riverside, Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Các biện pháp dùng để phân tích là:

- Sử dụng công thức tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi của TCVN 10304 –

Trang 9

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

I ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1

III PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

V HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

VI CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Error! Bookmark not defined.

1.2 CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN CỌC Error! Bookmark not defined

1.2.1 Lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thépError! Bookmark not defined.

1.2.2 Công tác phá nước Error! Bookmark not defined.

1.2.3 Công tác phun vữa áp lực cao thân cọc Error! Bookmark not defined.

1.3 ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN

CỌC Error! Bookmark not defined.

1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TẠI VIỆT NAMError! Bookmark not defined

Trang 10

2.1 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO TCVN 10304 – 2014 Error! Bookmark not defined

2.1.1 SCT theo vật liệu cọc Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Error! Bookmark not defined

2.1.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền Error! Bookmark not defined

2.1.4 Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) Error! Bookmark not defined

2.2 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC

THÂN CỌC Error! Bookmark not defined.

2.2.1 Dự đoán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi được phun vữa áp lực cao

theo thân cọc bằng phương pháp bán kinh nghiệm Error! Bookmark not defined

2.2.2 Theo công thức kinh nghiệm của Bachy Soletanche Việt Nam Error! Bookmark not defined

2.3 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

NÉN TĨNH HIỆN TRƯỜNG Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Phương pháp của SNIP2.02.03.85 Error! Bookmark not defined.

2.3.2 Phương pháp Canadian Foundation Engineering Mauual (1985) Error! Bookmark not defined

2.3.3 Phương pháp Davisson Error! Bookmark not defined.

2.4 TÍNH TOÁN SCT CỦA CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU

HẠN (FINITE ELEMENTS METHOD - FEM) Error! Bookmark not defined.

2.4.1 Các phương trình biến dạng cơ bản của môi trường liên tục trong phương

pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Error! Bookmark not defined.

Trang 11

PHUN VỮA ÁP LỰC CAO ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI Error! Bookmark not defined

3.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined.

3.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO TCVN 10304 - 2014

3.2.1 Sức chịu tải của cọc TP5 theo cường độ vật liệu (TCVN 10304 – 2014;

TCVN 5574 – 2012) Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 10304 –

2014) Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (TCVN

10304 – 2014) Error! Bookmark not defined.

3.2.4 Sức chịu tải của cọc TP5 theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

theo TCVN 10304 - 2014 (công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản - AIJ) Error! Bookmark not defined

3.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO PHƯƠNG PHÁP

PHẦN TỬ HỮU HẠN Error! Bookmark not defined.

3.4.1 Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ U-U)

3.4.2 Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ C-U) 613.5 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP1 THEO KẾT QUẢ THÍ

Trang 12

3.6.1 Tính toán cho cọc TP1 trường hợp phân tích không phun vữa bằng

phương pháp PTHH Error! Bookmark not defined.

3.6.2 Tính toán cho cọc TP1 trong trường hợp thực tế (có phun vữa) Error! Bookmark not defined

3.6.3 Phân tích ảnh hưởng của thông số chiều dày lớp đất gia cố vữa đến SCT cọc Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.

4.1 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.

4.2 KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Trang 13

Từ viết tắt Tên tiếng nước ngoài Tên tiếng Việt

(Cố kết – Thoát nước)

(Cố kết – Không thoát nước)

Thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ UU (Không cố kết – Không thoát

nước)

Trang 14

1 Rc,u(VL) kN Sức chịu tải theo vật liệu

2 Rc,u(ĐN) kN Sức chịu tải theo đất nền

Trang 15

30 Kz cm/s Hệ số thấm

Trang 16

58 Db mm Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực

từ CPT tại điểm xem xét

69 γunsat kN/m3 Dung trọng tự nhiên

Trang 17

Bảng 1.1: Các công trình tiêu biểu ứng dụng công nghệ móng cọc phun vữa 12

Bảng 3.1: Sức chịu tải mũi cọc TP5 theo chỉ tiêu cơ lý đất nền 32

Bảng 3.2: Sức chịu tải thân cọc TP5 theo chỉ tiêu cơ lý đất nền 32

Bảng 3.3: Sức chịu tải thân cọc TP5 theo chỉ tiêu cường độ đất nền (U-U) 35

Bảng 3.4: Sức chịu tải thân cọc TP5 theo chỉ tiêu cường độ đất nền (SPT) 36

Bảng 3.5: Sức chịu tải cọc TP5 theo công thức Viện kiến trúc Nhật Bản 37

Bảng 3.6: Các thông số mô hình cọc TP5 (U-U) 48

Bảng 3.7: Bố trí cốt thép dọc trong cọc TP5 60

Bảng 3.8: Thông số mô đun đàn hồi và hệ số Poisson của cọc TP5 61

Bảng 3.9: Hệ số tiếp xúc bề mặt được gợi ý trong phần mềm Plaxis 61

Bảng 3.10: Các trường hợp tính toán của Rinter 62

Bảng 3.11: Các thông số tính toán trong mô hình cọc TP5 (C-U) 63

Bảng 3.12: Các thông số tính toán trong mô hình cọc TP1 70

Bảng 3.13: Bố trí cốt thép dọc trong cọc TP1 71

Bảng 3.14: Thông số mô đun đàn hồi và hệ số Poisson của cọc TP1 71

Bảng 3.15: Các thông số phun vữa của cọc TP1 74

Bảng 3.16: Đặc trưng cơ lý của vật liệu đất cát pha trộn vữa 74

Bảng 3.17: Các trường hợp phân tích 80

Bảng 3.18: Kết quả tính toán các trường hợp 83

Bảng 4.1: Kết quả tính toán so sánh giữa các trường hợp 86

Bảng 4.2: Kết quả tính toán so sánh giữa các trường hợp với TN nén tĩnh 87

Trang 18

Hình 1.1: Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi 04

Hình 1.2: Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao 05

Hình 1.3: Ống phun vữa (Tube A Manchette – TAM) 06

Hình 1.4: Ống phun vữa được lắp đặt trong lồng cốt thép 06

Hình 1.5: Hình ảnh mô hình công tác phá vỡ màng cao su (sleeve) và lớp bê tông bảo vệ bằng tia nước áp lực cao 07

Hình 1.6: Hình ảnh kiểm tra khả năng hoạt động của ống phun trước khi lắp đặt 09

Hình 1.7: Sơ đồ hoạt động của hệ thống SINNUS 09

Hình 1.8: Hình ảnh bơm vữa áp lực cao tại thực địa 10

Hình 2.1: Quan hệ ứng suất-biến dạng và mặt phá hoại 25

Hình 3.1: Biểu đồ xác định hệ số α 35

Hình 3.2: Biểu đồ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc TP5 40

Hình 3.3: Thông số ban đầu cho cọc TP5 42

Hình 3.4: Thông số ban đầu (Dimensions) cho cọc TP5 42

Hình 3.5: Mô hình ban đầu của cọc TP5 43

Hình 3.6: Các mặt phẳng làm việc (Workplanes) trong bài toán cọc A0T 43

Hình 3.7: Mô hình cọc TP5 44

Hình 3.8: Mô hình cọc TP5 trên mặt bằng 45

Hình 3.9: Kiểu phần tử 15-node wedge trong mô hình bài toán 46

Hình 3.10: Các vật liệu sử dụng trong mô hình cọc TP5 46

Hình 3.11: Các thông số tổng quát của lớp đất 1 47

Hình 3.12: Các thông số cơ học của lớp đất 1 47

Hình 3.13: Các thông số tổng quát của cọc BTCT 50

Hình 3.14: Các thông số cơ học của cọc BTCT 50

Hình 3.15: Thông số interface của cọc BTCT 51

Trang 19

Hình 3.16: Sơ đồ phân bố các lớp đất khu vực cọc TP5 và phân tích áp lực nước

tĩnh 51

Hình 3.17: Giá trị tải trọng trong mô hình 52

Hình 3.18: Mô hình 3D các lớp đất sau khi chia lưới phần tử 53

Hình 3.19: Hình ảnh các bước tính toán mô phỏng 53

Hình 3.20: Hình ảnh bước tính toán Phase 1 54

Hình 3.21: Hình ảnh khai báo việc mô phỏng giai đoạn thi công 54

Hình 3.22: Hình ảnh mô phỏng giai đoạn tính Phase 2 55

Hình 3.23: Hình ảnh bảng Parameters Phase 2 55

Hình 3.24: Quá trình tính toán cọc TP5 56

Hình 3.25: Một số hình ảnh mô hình sau tính toán 57

Hình 3.26: Biểu đồ quan hệ Uy – N của vị trí đầu cọc TP5 (U-U) 57

Hình 3.27: Hình ảnh khai báo Rinter cho lớp đất 01 (bùn sét) 63

Hình 3.28: Biểu đồ quan hệ Sum-Mstage – Uy cho trường hợp 1 65

Hình 3.32: Biểu đồ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc TP1 69

Hình 3.33: Biểu đồ quan hệ Uy – N của vị trí đầu cọc TP1 (không phun vữa) 72

Hình 3.34: Một số hình ảnh mô hình cọc TP1 (không phun vữa) 73

Hình 3.35: Hình ảnh chiều dày lớp vữa xung quanh cọc 74

Hình 3.36: Hình ảnh mô hình hóa lớp đất gia cố vữa 75

Hình 3.37: Hình ảnh khai báo phần cọc được phun vữa 75

Hình 3.38: Hình ảnh lưới phần tử 2D cọc TP1 76

Hình 3.39: Hình ảnh mô phỏng 3D cọc TP1 76

Hình 3.40: Hình ảnh quá trình tính toán cọc TP1 có phun vữa 77

Hình 3.41: Biểu đồ quan hệ Uy – N của vị trí đầu cọc 77

Hình 3.42: Chuyển vị thẳng đứng của cọc TP1 78

Hình 3.43: Hình ảnh cọc mô hình và vùng biến dạng dẻo 79

Trang 20

Hình 3.44: Biểu đồ quan hệ Uy – N của vị trí đầu cọc TH1 d=5cm 80

Hình 3.49: Biểu đồ SCT các trường hợp phân tích 83

Hình 3.50: Biểu đồ thể hiện mức tăng SCT cọc so với trường hợp trước 84

Trang 21

MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Đối với công nghệ móng cọc, sức chịu tải của cọc bao gồm sức kháng mũi cọc và sức kháng ma sát dọc thân cọc Tuy nhiên, với cọc khoan nhồi vốn thường có

đường kính lớn thì: “sức kháng ma sát dọc thân cọc được huy động hoàn toàn gần

như tức thời khi chuyển vị cọc còn rất nhỏ (0,5% - 1%D), trong khi đó sức kháng mũi chỉ có thể được huy động toàn bộ khi chuyển vị cọc đạt tới 10% - 15%D Vì vậy, có một số ý kiến cho rằng có thể bỏ qua sức kháng mũi trong quá trình thiết kế” [12] Vì vậy, việc cải thiện sức kháng ma sát dọc thân cọc cho cọc khoan nhồi

đường kính lớn sẽ mang lại hiệu quả cao về cả mặt kỹ thuật lẫn kinh tế

Công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc (Shaft Grouting) là biện pháp nhằm tăng cường sức kháng ma sát thân cọc, được nghiên cứu từ thập niên 60, 70 thế kỷ

20 và được đưa vào ứng dụng tại Việt Nam từ năm 2008 (Công trình Vincom TP

HCM – Khu B, công trình Sunrise City – Lô V…) “Công nghệ này giúp gia tăng

đáng kể sức kháng ma sát dọc thân cọc trung bình từ 1,5-3,0 lần so với các cọc thông thường” [18] và thường được sử dụng với cọc khoan nhồi hoặc cọc barrette

Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu tại Việt Nam đề cập đến lĩnh vực này và hiện chúng

ta cũng chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn tính toán thiết kế, thi công hoặc nghiệm thu

Vì vậy, đề tài “Ứng dụng giải pháp phun vữa áp lực cao dọc thân cọc khoan nhồi để tăng khả năng chịu tải của cọc” được tác giả thực hiện nhằm góp phần

làm sáng tỏ thêm công nghệ nêu trên với kỳ vọng sẽ đóng góp được các giá trị khoa học hữu ích cho công tác nghiên cứu, ứng dụng công nghệ móng cọc khoan nhồi

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Các mục tiêu chính của đề tài bao gồm:

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc (Shaft Grouting)

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải (SCT) cọc khoan nhồi thông thường và cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao thân cọc

Trang 22

- Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp tính toán kết hợp kết quả thí nghiệm hiện trường để đánh giá hiệu quả của công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc

III PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Nội dung của luận văn sẽ xoay quanh công nghệ móng cọc khoan nhồi phun vữa

áp lực cao (sau đây sẽ gọi tắt là cọc phun vữa để phân biệt với cọc khoan nhồi thông thường không phun vữa)

Phương pháp tính toán, phân tích sử dụng trong đề tài là: theo hướng dẫn của TCVN 10304; các công thức thực nghiệm, bán thực nghiệm của công ty Bachy Soletanche (công ty đầu tiên mang ứng dụng cọc phun vữa vào Việt Nam); phương pháp phần tử hữu hạn (ứng dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation) trong mô phỏng phân tích

Công trình thực tế được phân tích trong đề tài là công trình Tổ hợp căn hộ Sông

Đà Riverside (QL 13, Q Thủ Đức, TP HCM)

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện đề tài, luận văn sử dụng tổ hợp các phương pháp như sau:

- Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu: dùng để tổng hợp các tài liệu khoa học về công nghệ cọc khoan nhồi phun vữa và các phương pháp tính tóan sức chịu tải cọc khoan nhồi có và không có phun vữa đang sử dụng tại Việt Nam và trên thế giới

- Phương pháp khảo sát thực địa: thực hiện khảo sát hiện trường dự án, khoan khảo sát địa chất, thí nghiệm hiện trường kết hợp thí nghiệm trong phòng nhằm xác định rõ đặc điểm, tính chất của đất nền thuộc khu vực dự án Sông

Đà Riverside cùng với thí nghiệm nén tĩnh để xác định SCT cọc hiện trường

- Phương pháp tính tóan, phân tích: tiến hành kết hợp phương án tính tóan giải tích và phương án tính toán tự động hóa

Trang 23

V HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Một số hạn chế của đề tài nghiên cứu là:

- Số lượng công trình thực tế nghiên cứu có giới hạn, chưa đủ nhiều để có thể đưa ra các kết luận có tính ứng dụng ở phạm vi rộng

- Chưa thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố: hàm lượng vữa; tốc

độ, áp lực phun vữa… đến sự cải thiện SCT của cọc

- Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn phụ thuộc vào phần mềm Plaxis 3D Foundation: tác giả không thể kiểm tra, đánh giá nội dung các thuật toán ứng dụng của phần mềm (khác với việc tính toán SCT theo TCVN 10304, tác giả

có thể kiểm tra được thuật toán trong bảng tính)

VI CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Đề tài nghiên cứu được chia thành các phần chính như sau:

- CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC

- CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO

- CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI

- CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trang 24

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA

ÁP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

Cọc khoan nhồi là lọai móng sâu được thi công bằng cách đổ bê tông tươi vào

hố khoan sẵn trước đó So với các lọai cọc khác, cọc khoan nhồi có lịch sử tương đối mới Năm 1908 đến 1920, các lỗ khoan cọc nhồi cỡ nhỏ (đường kính 300mm, sâu 6-12m) được thi công bằng các máy khoan chạy bằng hơi nước Cuối thập kỷ

40, công nghệ thi công phát triển, người ta có thể mở rộng chân khoan, khoan phá

đá, và biết sử dụng dung dịch betonite để giữ thành [3]

Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi được thể hiện như Hình 1.1

Hình 1.1 Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi

1) Xác định tim cọc 2) Tiến hành khoan tạo lỗ giai đọan đầu 3) Hạ ống vách (2-6m)

4) Bơm dung dịch bentonite 5) Khoan đến độ sâu thiết kế 6) Lắp đặt mũi khoan mở rộng

đáy 7) Tiến hành khoan mở rộng đáy 8) Đo kiểm tra chiều sâu lỗ khoan 9) Lắp hạ lồng

thép 10) Lắp hạ ống tremie (ống phun bê tông tươi) 11) Xử lý cặn hố khoan bằng khí nén

12) Đổ bê tông 13) Hòan tất công tác đổ bê tông 14) Rút ống vách

Trang 25

1.2 CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN CỌC

Công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc (Shaft Grouting) là công nghệ

nhằm mục đích gia tăng SCT ma sát dọc thân cọc, được tiến hành như Hình 1.2

sau: [10]

Hình 1.2 Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao 1) Định vị cọc khoan 2) Tiến hành khoan tạo lỗ 3) Loại bỏ mùn khoan 4) Lắp đặt

lồng thép 5) Đổ bê tông 6) Phá nước 7) Phun vữa thân cọc

Điểm khác biệt của công nghệ cọc phun vữa so với cọc thông thường nằm ở các bước (4)–lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thép, (6)–công tác phá nước, (7)– công tác phun vữa áp lực cao, sẽ được trình bày cụ thể như sau:

1.2.1 Lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thép

Trong lồng cốt thép cọc khoan nhồi/barrette sẽ được lắp đặt thêm các ống phun vữa Ống phun vữa (Tube A Manchette – TAM) là các ống thép đường kính ngoài từ 49mm-60mm đươc khoan trước các lỗ phun với khoảng cách thông thường

từ 0.5m-1.0m và cách đáy ống từ 0.5m-1.5m Các lỗ này được bọc ngoài bởi màng cao su tạo thành các van một chiều (gọi là các sleeve)

Trang 26

Hình 1.3 Ống phun vữa (Tube A Manchette – TAM)

Bố trí các ống phun vữa phải đảm bảo vữa có thể phun đều ra bên ngoài thành cọc Do đó cần bố trí ống phun chính và dự phòng, ví dụ : cọc barrette có bxh = 0,8m x 2,8m thì bố trí 8 ống, trong đó 6 ống chính và 2 ống dự phòng

Hình 1.4 Ống phun vữa được lắp đặt trong lồng cốt thép

Sleeves

Trang 27

Phạm vi phun vữa của mỗi lỗ được tính từ đỉnh của lỗ phun đến đáy của lỗ phun bên trên Các ống vữa phải lắp đặt sao cho hàng lỗ thấp nhất cao hơn đáy cọc tối thiểu 0.5m Hàng lỗ cao nhất hơn 1m tính từ cao trình đất cần phun vữa

1.2.2 Công tác phá nước

Để đảm bảo khả năng phun vữa một cách dễ dàng, bê tông thân cọc và màng cao su bao quanh lỗ phun vữa phải được chọc thủng bằng nước áp lực cao trong vòng 24 giờ sau khi đổ bê tông

Hình 1.5 Hình ảnh mô hình công tác phá vỡ màng cao su (sleeve) và lớp bê tông bảo

vệ bằng tia nước áp lực cao

Bơm dùng cho công tác phun vữa phải là loại tạo ra áp lực cao (Min:1000kN/m2 – Max: 4000 kN/m2)

1.2.3 Công tác phun vữa áp lực cao thân cọc

Quy trình phun vữa được tiến hành trong vòng 7 ngày kể từ khi kết thúc việc

đổ bê tông thân cọc

Trang 28

 Các đặc điểm của vữa phun như sau:

Cấp phối cho vữa phun phải đảm bảo tính linh động, độ nhớt, độ đồng nhất tốt, đồng thời phải đảm bảo vữa phun đạt cường độ cần thiết theo thiết kế Cường độ vữa được xác định bằng cách thí nghiệm pha trộn các mẫu vữa chuẩn, lấy mẫu vữa

để xác định cường độ chịu nén dọc trục Các công tác này nhằm xác định hàm lượng cấp phối tối ưu cho vữa phun

Quy trình trộn vữa phải đảm bảo được độ đồng nhất của vữa Cho phép dùng máy trộn tốc độ cao (ít nhất 1000 vòng/phút) hoặc máy trộn thùng khuấy (ít nhất

150 vòng/phút) để trộn dung dịch vữa Sau khi trộn, cần cho vữa đi qua sàng danh định 5mm để loại bỏ các cục vón

Việc trộn thử vữa chuẩn và lấy mẫu thí nghiệm phải được thực hiện theo đúng quy trình trước khi áp dụng cho quá trình trộn vữa đại trà Các tiêu chí kĩ thuật quan trọng như độ nhớt, trọng lượng riêng và cường độ chịu nén của mẫu vữa chuẩn phải đạt được theo yêu cầu của thiết kế Thông thường các tiêu chí kĩ thuật thường được

áp dung như sau: [10]

Cường độ tại 21 ngày tuổi của mẫu vữa thường phải đạt 18MPa trở lên

Độ nhớt η ≤ 40s

Dung trọng γ ≥1.65kg/lít

 Quy trình phun vữa áp lực cao:

Vữa xi măng sẽ được bơm với áp lực tối đa không vượt qua 40 bar qua các van một chiều (sleeve) xuyên qua các vết nứt bê tông trên thân cọc đã được tạo ra trong quá trình phá nước Hàm lượng vữa thông thường là khoảng 35 lít/m2 Vữa được bơm theo quá trình tự từ sleeve dưới cùng lên trên Các ống TAM chính sẽ được sử dụng trước tiên Nếu có hiện tượng tắc ống, hoặc không đạt hàm lượng vữa mong muốn được tại các sleeve nào đó thì việc phun bổ sung sẽ được tiến hành thông qua các sleeve lân cận, hoặc hai ống TAM dự phòng để đạt được lượng vữa bơm trung bình lớn hơn 25 lít/m2 Tại cùng một cao trình, tỷ lệ khoảng 6/ 8 TAM được bơm vữa được xem là tốt nhất

Trang 29

Hình 1.6 Hình ảnh kiểm tra khả năng hoạt động của ống phun trước khi lắp đặt

Toàn bộ quá trình phun vữa sẽ được kiểm soát tự động thông qua hệ thống máy tính Tại nhà thầu Bachy Soletanche Việt Nam (BSV), hệ thống được sử dụng

là SINNUS, là một dây chuyền điện tử để điều khiển và giám sát quá trình bơm phun vữa, thông qua việc kết nối với các máy móc thiết bị khác Sơ đồ hoạt động

của SINNUS được thể hiện như Hình 1.7

Hình 1.7 Sơ đồ hoạt động của hệ thống SINNUS

Trang 30

Hệ thống sẽ hiển thị và cung cấp đầy đủ các dữ liệu, thông số phục vụ cho người kỹ sư vận hành hệ thống như tốc độ, lưu lượng vữa phun và áp lực phun Người điều khiển hệ thống SINNUS được sự giúp đỡ của máy tính để quản lí quy trình phun vữa phù hợp với các thông số cụ thể (tính hiệu khối lượng, tính hiệu lưu lượng, và giới hạn áp lực) để đảm bảo việc thi công phun vữa tốt nhất Mỗi giá trị về khối lượng, áp lực và lưu lượng được lưu lại và phân tích sau

Sau khi quá trình phun vữa hoàn tất, các ống TAM sẽ được bơm vữa xi măng lấp lòng

Hình 1.8 Hình ảnh bơm vữa áp lực cao tại thực địa

Quá trình bơm phun sẽ dừng lại nếu như xảy ra các hiện tượng sau: [10]

- Hàm lượng phun vữa đạt yêu cầu

- Áp lực vữa đạt ngưỡng 40 bar

- Xuất hiện hiện tượng vữa trào ngược lên trên mặt đất

Trang 31

1.3 ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN CỌC

Các ưu điểm của công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc như sau:

- Biện pháp phun vữa thân cọc giúp khôi phục hay thậm chí gia tăng áp lực ngang tác dụng lên thân cọc, nén chặt đất nền xung quanh cọc, xi măng hóa các hạt đất đối với các loại đất hạt rời, hiệu quả hơn đối với đất cát, giúp gia tăng các chỉ tiêu cơ lý và cường độ của đất nền xung quanh cọc Do đó, gia tăng đáng kể sức kháng ma sát cũng như sức chịu tải của cọc

Đã có nhiều nghiên cứu như của Gounenot và Gabaix (1975) [14], Littlechild, Plumbridge và Free (1998) [15], Stocker (1983) [18], Hamza và Ibrahim (2000) [11], các tác giả này chứng minh rằng, sức chịu tải của cọc

đổ tại chỗ được phun vữa tăng lên từ 1,5 - 2,0 lần so với các cọc thông thường, trong đó, riêng thành phần ma sát thân cọc tăng từ 1,5 - 3,0 lần Trong đó, Littlechild, Plumbridge và Free (1998) [15] còn cho rằng sức kháng ma sát trong các lớp đất sét và cát hầu như không suy giảm theo thời gian

- Từ đó, giảm đáng kể chiều sâu thi công cọc, do đó hạn chế rất nhiều khó khăn và sự cố trong quá trình thi công cọc

- Cho phép bỏ qua sức kháng mũi khi không thể kiểm soát được độ sạch của đáy hố khoan bằng cách tăng chiều dài phun vữa dọc theo thân cọc để tăng sức kháng ma sát

- Có thể kết hợp phun vữa ở mặt bên để tăng ma sát và phun vữa ở đáy để tận dung sức chống mũi

- Khắc phục các hư hỏng, khuyết tật trên thân cọc có thể xảy ra

- Tận dụng tối đa sức chịu tải theo vật liệu cọc

- Rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành thi công móng cọc

1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TẠI VIỆT NAM

Một số công trình giao thông tiêu biểu tại Việt Nam đã ứng dụng thành công công nghệ phun vữa áp lực cao thân cọc là:

Trang 32

Bảng 1.1 Các công trình tiêu biểu ứng dụng công nghệ móng cọc phun vữa

Công trình

(cao ốc) Địa điểm Năm Kích thước cọc

Sức chịu tải (tấn)

Sunrise City/ lô W TP HCM 2008 Barrette

0,8-1,5m x 2,8m 700-1400

Trang 33

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC

KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO

2.1 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO TCVN 10304 – 2014 [9] 2.1.1 SCT theo vật liệu cọc

Sử dụng công thức:

R c,u (VL)   (A R s s    cb 'cb A R ) b b (2.1)

Khi tính cọc đóng hoặc ép nhồi, cọc khoan nhồi và barrette (trừ cọc - trụ và cọc khoan – thả) theo cường độ vật liệu, cường độ tính toán của bê tông phải nhân với hệ số điều kiện làm việc γcb = 0,85

Khi kể đến việc đổ bê tông trong khoảng không gian chật hẹp của hố và ống vách, hệ số γ’cb được lấy như sau:

- Trong nền đất dính, nếu có thể khoan và đổ bê tông khô, không phải gia

cố thành khi mực nước ngầm trong giai đoạn thi công thấp hơn mũi cọc thì γ’cb = 1,0

- Trong các loại đất, việc khoan và đổ bê tông trong điều kiện khô, có dùng tới ống vách chuyên dụng, hoặc guồng xoắn rỗng ruột thì γ’cb = 0,9

- Trong các nền, việc khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới nước

có dùng ống vách giữ thành, γ’cb = 0,8

- Trong các nền, việc khoan và đổ bê tông vào lòng hố khoan dưới dung dịch khoan hoặc dưới nước chịu áp lực dư (không dùng ống vách), γ’cb = 0,7

Đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l1xác định theo công thức:





2l

l1 o 

(2.2)trong đó:

Trang 34

l : là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền



 : là hệ số biến dạng xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục A (TCVN 10304 – 2014)

hệ số biến dạng , tính bằng 1/m, xác định theo công thức:

I E

b k

- E là môđun đàn hồi của vật liệu làm cọc, tính bằng kPa;

- I là mômen quán tính của tiết diện ngang cọc, tính bằng m4

- b p là chiều rộng quy ước của cọc, tính bằng m: đối với cọc có đường kính thân cọc tối thiểu 0,8m: b p = d+1 (m); đối với các trường hợp còn lại: bp = 1,5.d + 0,5 (m)

- clà hệ số điều kiện làm việc lấy theo phụ lục A.2 (TCVN 10304 – 2014)

-

- d là đường kính ngoài của cọc tiết diện tròn hay cạnh của cọc tiết diện vuông hoặc cạnh của cọc tiết diện chữ nhật trong mặt phẳng vuông góc với hướng tác dụng của lực

2.1.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Sức chịu tải trọng nén Rc,u, tính bằng kN, của cọc treo, kể cả cọc ống có lõi đất,

hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép, được xác định bằng tổng sức kháng của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc:

c u

R, =c(cq q b A b+u  cf f i.l i) (2.4) trong đó:

- c: hệ số điều kiện làm việc của cọc, khi cọc tựa trên nền đất dính với độ bão hòa Sr < 0,9 và trên đất hoàng thổ lấy c=0,8; với các trường hợp khác c=1,0

- cq: hệ số điều kiện làm việc của đất mũi cọc, lấy như sau:

cq = 0,9 cho trường hợp đổ bê tông dưới nước, các trường hợp khác cq = 1,0

Trang 35

- cf: hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc; phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ và điều kiện đổ bê tông (tra bảng 5 TCVN 10304 – 2014);

- qb: cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (tra bảng 2 TCVN 2014);

10304 Ab: diện tích tiết diện ngang của cọc;

- u: chu vi cọc;

- fi: cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc( tra Bảng

3, TCXD 10304-2014);

- li: chiều dày lớp đất thứ “i” mà cọc đi qua

2.1.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền

Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền xác định theo công thức:

+ Đối với đất rời (c=0): ' '

.

q q N với điều kiện:

Nếu chiều sâu chôn mũi cọc nhỏ hơn ZL thì lấy '

p

q bằng áp lực lớp phủ tại độ sâu mũi cọc;

Nếu chiều sâu mũi cọc lớn hơn ZL thì lấy '

p

q bằng áp lực lớp phủ tại độ sâu ZL; Các giá trị ZL và '

q

N được lấy từ Bảng G.1, TCVN10304-2014

- Ab: diện tích tiết diện ngang của cọc

- u: chu vi cọc;

- li: chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

- fi: cường độ sức kháng trung bình( ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc:

+ đối với đất dính: f i  c u i,, trong đó:

,

u i

c : cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất thứ “i”;

: hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp đất dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác

Trang 36

định cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra  trên hình biểu đồ Hình G.1, TCVN 10304 – 2014

+ đối với đất rời (c=0):

Các giá trị ZL, k và Nq ’ được lấy từ Bảng G.1, TCVN10304 – 2014

2.1.4 Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

 Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo đất theo công thức Meyerhof:

c u

R, = q p A b+u f ixl i

(2.6)Đối với trường hợp nền đất rời Meyerhof (1976) kiến nghị công thức xác định cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc q bvà cường độ sức kháng của đất ở trên thân cọc f i trực tiếp từ kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn như sau:

p

q = K1N p i

- N s,ilà chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc

 Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (AIJ):

Trang 37

khi mũi cọc nằm trong đất rời, q p 300N p cho cọc đóng (ép) và

150

q  N cho cọc khoan nhồi;

Khi mũi cọc nằm trong đất dính,

9

p u

q  c cho cọc đóng và q p 6c ucho cọc khoan nhồi

- Ab: diện tích tiết diện ngang của cọc;

- fs,i: cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”: + Đối với cọc đóng:

, ,i

10

3

s i s

Ns,i: chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”

: hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, được xác định từ Hình G.2a, TCVN10304;

fL: hệ số điều chỉnh độ mảnh h/d (d-đường kính tiết diện cọc tròn, hoặc cạnh tiết diện cọc vuông) của cọc đóng, được xác định từ Hình G.2b, TCVN10304

+ Đối với cọc khoan nhồi: fs,i được xác định nhứ cọc đóng, nhưng với fL=1

 ls,i: chiều dìa đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”;

 cu,i: cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính;

 lc,i: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

Trang 38

Trong khi đó, trong điều kiện địa chất và duy trì chuyển vị tương tự, sức kháng

ma sát dọc thân cọc có xử lý bằng biện pháp phun vữa là cao hơn hẳn, dao động từ

250 - 400 kPa

Stocker cũng đã phân tích các kết quả thí nghiệm tương tự trong các lớp đất dính Các kết quả phân tích cho thấy sức kháng ma sát được huy động trên các cọc khoan nhồi thông thường tại độ lún 20mm dao động từ 50 – 200 kPa Trong khi đó, trên các cọc được phun vữa là từ 180 – 270 kPa Biện pháp phun vữa giúp gia tăng đáng kể sức kháng ma sát dọc thân cọc trung bình từ 1,5 – 3,0 lần so với các cọc thông thường

Hamza và Ibrahim (2000) [11] đã tiến hành thí nghiệm thử tải trên các cọc khoan nhồi tiết diện tròn và cọc khoan nhồi được phun vữa thân và mũi cọc Các kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, đối với cả 2 loại cọc trên, sức kháng ma sát của phân lớp cọc được phun vữa nằm trong lớp cát tăng lên 1,5 lần so với phân đoạn không được phun vữa trong lớp địa chất tương tự

Littlechild, Plumbridge, và Free (1998) [15], dựa trên việc phân tích kế quả thử tải tĩnh của 20 cọc tròn thí nghiệm được phun vữa thân cọc của dự án BERTS với chiều sâu từ 35m – 55m tại Thái Lan, tác giả rút ra kết luận sau:

+ Đối với đất sét:

Thành phần kháng ma sát dọc thân cọc thông thường (không phun vữa) trong các lớp đất sét nằm trong phạm vi khoảng 30 – 150 kPa Tuy nhiên, đối với các cọc phun vữa thân cọc bằng áp lực cao, giá trị này cao hơn đáng kể, nằm trong khoảng

từ 150 – 320 kPa

Công thức xác định thành phần sức kháng đơn vị cho các loại đất dính theo phương pháp α có thể phát biểu:

qs = α.Cu (2.8) Trong đó :

α là hệ số lực dính

Cu là cường độ chịu cắt không thoát nước

Trang 39

Các kết quả phân tích của tác giả cho thấy rằng, trong các lớp đất sét, hệ số α = 0,5 cho cọc thông thường, và α = 1,0 đối với các cọc có phun vữa

Nếu các giá trị cường độ chịu cắt không thoát nước Cu được ước lượng dựa vào

sự tương quan của các giá trị này với chỉ số SPT, theo Stroud (1988): Cu = 5N (kPa) thì ta có thể nhận được biểu thức:

Đối với các cọc thông thường: qs = 2,5 N (kPa)

Đối với các cọc được phun vữa: qs = 5 N (kPa)

+ Đối với lớp đất cát:

Các kết quả cho thấy rằng sức kháng ma sát trong lớp đất cát của cọc được phun vữa thâ cọc dao động từ 150 kPa – 300 kPa, lớn hơn từ 1,5 – 2,0 lần so với các cọc thông thường, với phạm vi từ 67 kPa – 170kPa

Hình trên thể hiện sự tương quan giữa sức kháng ma sát và ứng suất hữu hiệu đối với các cọc thí nghiệm thông thường và các cọc được phun vữa Sức kháng ma sát hầu như không phụ thuộc vào ứng suất hữu hiệu, khi ứng suất hữu hiệu đối với các cọc thông thường từ 300 kPa trở lên, và đối với các cọc phun vữa là từ 450 kPa trở lên

Hiện tượng ứng suất hữu hiệu nhỏ hơn 450 kPa xuất hiện sự trễ của sức kháng

ma sát được huy động khi chưa đạt đến giá trị cực hạn là 260 kPa đối với các cọc phun vữa có thể giải thích là do sự gia tăng chiều sâu tới hạn của các loại cọc này Với giá trị giới hạn sức kháng ma sát lớn hơn đòi hỏi chiều sâu tới hạn của các cọc phun vữa là sâu hơn so với các cọc thông thường

Khi các lớp đất cát đạt chỉ số SPT từ 27 đến 60, thì sức kháng ma sát gần như đạt cực hạn, hay nói cách khác là giá trị này hầu như không còn phụ thuộc vào giá trị SPT khi chỉ số SPT đạt lớn hơn 27

Như vậy, theo phương pháp β:

qs = β.σʹv (2.9) Đối với các cọc phun vữa giá trị β = 0,55 là có thể sử dụng, tương ứng với trị giới hạn của sức kháng ma sát là từ 260 kPa – 300 kPa

Trang 40

Plumbridge và các cộng sự (2000) [16] đã tiến hành phân tích các kết quả thử tải tĩnh trên các cọc thí nghiệm thuộc dự án của Tập đoàn đường sắt Kowloon – Canton ( KCRC), Hồng Kông Thông tin các cọc thí nghiệm được tổ hợp lại như trong bảng sau:

Các kết quả nghiên cứu, phân tích tại dự án KCRC này hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu của các tác giả khác Stocker (1983), Luis (1993), Littlechild và các cộng sự (1998) Các kết quả nghiên cứu của Plumbridge và các cộng sự (2000) [16] một lần nữa khẳng định khả năng thành phần sức kháng ma sát dọc thân cọc khi được phun vữa áp lực cao trong các loại đất cát và sét

Đối với các lớp đất cát, các kết quả phân tích cho thấy rằng sức kháng ma sát được huy động và phân bố trong phạm vi từ 30 kPa – 170 kPa Như vậy có thể thấy rằng trong các lớp cát, biện pháp phun vữa thân cọc giúp cải thiện sức kháng ma sát

từ 1,5 – 2,5 lần

Đối với trong các lớp đất dính, sự cải thiện sức kháng ma sát trên các cọc được phun vữa cũng tăng đáng kể, từ 1,5 – 2,5 lần so với trên các cọc thông thường Sức kháng ma sát tối đa được ghi nhận trên các cọc được phun vữa trong lớp đất sét nằm trong phạm vi từ 100 kPa – 580 kPa, trong khi các thành phần sức kháng này trên các cọc thông thường là từ 40 kPa – 330 kPa

2.2.2 Theo công thức kinh nghiệm của Bachy Soletanche Việt Nam [10]

Dựa trên công thức xác định sức chịu tải theo SPT được quy định trong TCXD 195-1997 trong nền gồm đất dính và đất rời, cũng như căn cứ vào các kết quả phân tích được trong quá trình thi công thực tế, Bachy Soletanche sử dụng các hệ số như sau:

 Sức kháng ma sát dọc thân cọc:

qs = K.N (kPa) (2.10) Với :N là giá trị số SPT

K là hệ số phụ thuộc vào loại đất và cọc có hoặc không có phun vữa, cụ thể như sau:

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	5,6 MB