Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)

Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học

1 GS.TS NGUYỄN TRƯỜNG TIẾN

2 PGS.TS PHAN CAO THỌ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

-

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

NCS Đỗ Hữu Đạo

LỜI CẢM ƠN

Để có được những kết quả nghiên cứu trong luận án này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, các cơ quan hữu quan, doanh nghiệp và gia đình

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám đốc Đại học Đà Nẵng, Ban Đào tạo sau Đại học đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ chúng tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học - sau đại học và hợp tác quốc tế, Khoa Sư Phạm Kỹ Thuật, Khoa Xây dựng Cầu Đường, Trung tâm nghiên cứu ứng dụng và TVKT nền móng công trình, Bộ môn Cơ sở kỹ thuật xây dựng, phòng thí nghiệm: Địa Cơ, Vật liệu Xây dựng trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các doanh nghiệp: Công ty cổ phần Nền móng Phú Sỹ, Công ty cổ phần Ô tô Trường Hải, Công ty cổ phần đầu tư xây dựng

Uy Nam –Unicons, Công ty TNHH Xây dựng Việt Thịnh, Công ty cổ phần Khởi Phát, Công ty cổ phần Đức Mạnh, Công ty CP Vinaconex 25 đã hỗ trợ các công việc tại dự án, mặt bằng, máy móc, thiết bị để triển khai các thí nghiệm hiện trường Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy giáo, các nhà khoa học Khoa Sư Phạm Kỹ Thuật, Khoa xây dựng Cầu Đường trường ĐHBK Đà Nẵng, Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam, Viện Địa Kỹ thuật Việt Nam, Trường Đại học Xây Dựng, Trường Đại học Thủy Lợi, Viện Khoa học công nghệ Xây Dựng –

Bộ Xây Dựng đã có những ý kiến quý báu và thiết thực

Đặc biệt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc GS.TS Nguyễn Trường Tiến, PGS.TS Phan Cao Thọ và GS.TS Vũ Công Ngữ những người thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn từ những ngày đầu khi bắt tay vào nghiên cứu, đã có những ý kiến hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt khoa học, sâu sát trong việc hướng dẫn tổ chức các chương trình thí nghiệm và trong việc hoàn thành luận án

Trong khuôn khổ nội dung của một luận án, chắc chắn chưa đáp ứng một cách đầy đủ nhất những vấn đề đặt ra, thêm vào đó trình độ bản thân còn hạn chế Tác giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học

và các bạn đồng nghiệp Trân trọng!

Tác giả

MỤC LỤC

TrangTrang phụ bìa

Lời cam đoan

1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển cọc đất xi măng 4 1.1.2 Các ứng dụng của cọc đất xi măng 6

1.1.3 Các phương pháp thi công cọc theo phương pháp trộn sâu 9

1.1.3.1 Phương pháp trộn khô (Dry mixing method) 9 1.1.3.2 Phương pháp trộn ướt (Wet mixing method) 9 1.1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cọc SCP 11 1.1.4.1 Nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc 11 1.1.4.2 Các nghiên cứu về cơ học chịu tải của cọc và nhóm cọc SCP 13 1.2 VỀ ĐẶC TÍNH CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU CỌC ĐẤT XI MĂNG 15

1.2.2 Cường độ uốn qb 16

1.2.4 Cường độ trong phòng thí nghiệm và hiện trường 17

1.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG 18

1.3.1 Khả năng chịu tải của cọc đơn 18 1.3.1.1 Sức chịu tải theo vật liệu cọc 19 1.3.1.2 Sức chịu tải của cọc đơn theo đất nền 19

d Hệ số nhóm xét đến dạng phá hoại khối theo Coduto 24

e Phương pháp của Sayed và Bakeer (1992) 24

1.4 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐÀ NẴNG – QUẢNG NAM VÀ

TRIỂN VỌNG ỨNG DỤNG CỌC SCP CHO NHÀ CAO TẦNG 25

1.5 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 28

1.5.2 Về sức chịu tải của cọc và nhóm cọc 28

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẶC TÍNH

2.2 PHẠM VI LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM ĐẤT, XI MĂNG 30

2.2.1.1 Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đất 31 2.2.1.2 Kết quả thí nghiệm hóa đất 33 2.2.3 Kết quả thí nghiệm xi măng 33

2.3.4 Thí nghiệm nén và uốn mẫu 35

2.3.5 Phương pháp tính toán, đánh giá kết quả 36

2.3.5.1 Xác định cường độ chịu nén nở hông qu 36 2.3.5.2 Xác định cường độ chịu uốn của mẫu qb 36 2.3.5.3 Đánh giá sự tăng trưởng cường độ theo thời gian 37 2.3.5.4 Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ qu, qb 372.3.5.5 Xác định mô đun đàn hồi E50 của vật liệu cọc 38 2.3.5.6 Đánh giá tương quan giữa cường độ qu và cường độ kháng uốn qb 382.3.5.7 Đánh giá tương quan giữa cường độ trong phòng và hiện trường 38

2.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 38

2.4.1 Kết quả thí nghiệm nén mẫu 38

2.4.1.2 Tăng trưởng cường độ qu theo thời gian 41 2.4.1.3 Xác định mô đun đàn hồi E50 44 2.4.2 Kết quả thí nghiệm uốn mẫu 46

2.4.2.2 Tăng trưởng cường độ qb theo thời gian 49 2.4.2.3 Tương quan giữa qb và qu 502.4.3 Xây dựng tương quan giữa hàm lượng xi măng ax và qu 51 2.4.4 Đánh giá ảnh hưởng của thành phần hạt và hóa tính của đất 52 2.4.5 Tương quan cường độ trong phòng và hiện trường 53

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐƠN VÀ NHÓM

3.2.3 Thiết kế mô hình thí nghiệm 61 3.2.4 Thiết kế cấp phối vữa bơm cho cọc 62 3.2.5 Dự tính sức chịu tải của cọc SCP theo đất nền 62

3.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 63

3.3.1 Định vị tọa độ các cọc thí nghiệm 63 3.3.2 Chuẩn bị tổ hợp máy khoan cọc 63 3.3.3 Trình tự lắp đặt thiết bị đo biến dạng dọc trục cọc 65 3.3.4 Thi công và dưỡng hộ cọc thí nghiệm 66

3.3.5 Tiến hành thí nghiệm cho mô hình 66

3.3.5.1 Thí nghiệm khoan lõi xuyên tâm cọc 66 3.3.5.2 Thí nghiệm nén tĩnh dọc trục cho cọc đơn và nhóm cọc 68 3.3.5.3 Kết quả số liệu thí nghiệm 70

3.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 70

3.4.1 Cơ sở phân tích truyền tải và sức chịu tải giới hạn 70 3.4.1.1 Cơ sở phân tích truyền tải trong cọc 70 3.4.1.2 Cơ sở phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc 71

3.4.2.1 Phân tích truyền tải cọc đơn 72 3.4.2.2 Phân tích sức chịu tải giới hạn (Qu) cọc đơn 73 3.4.2.3 Đánh giá sức kháng thành bên và kháng mũi 75

3.4.3 Phân tích nhóm cọc 78 3.4.3.1 Phân tích truyền tải của cọc trong nhóm cọc 78 3.4.3.2.Phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc 83 3.4.3.3 Xác định hệ số nhóm cọc cho mô hình thí nghiệm 85

3.5 ĐỀ NGHỊ PHƯƠNG PHÁP TÍNH SỨC CHỊU TẢI CHO NHÓM CỌC SCP 86

3.5.1 Nhận xét về phương pháp của Bergado 86 3.5.2 Phương pháp đề nghị áp dụng 87

3.5.2.2 Sơ đồ cơ học cho nhóm cọc SCP 87 3.5.2.3 Công thức đề nghị tính sức chịu tải cho nhóm cọc SCP 87 3.5.2.4 Kết quả tính toán và so sánh 88

4.2 MÔ PHỎNG SỐ CHO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 94

4.2.2 Kết quả mô phỏng số phân tích cọc đơn 95 4.2.3 Mô phỏng số cho nhóm G1: 03 cọc 96 4.2.4 Mô phỏng số 3D cho nhóm G2: 05 cọc 97

4.3 MÔ PHỎNG SỐ CHO CỌC SCP CÁC CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 99

4.3.1 Công trình Showroom KIA Trường Hải Đà Nẵng 99 4.3.1.1 Giới thiệu về công trình và thông số cọc thí nghiệm 99 4.3.1.2 Số liệu địa chất và cọc 99 4.3.2 Công trình Khu phức hợp văn phòng FPT Complex 100 4.3.2.1 Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm 100 4.3.2.2 Số liệu địa chất và cọc 100 4.3.2.3 Kết quả thí nghiệm và mô phỏng số 3D 100 4.3.3 Công trình Chung cư thu nhập thấp tại Khu dân cư An Trung 2 101 4.3.3.1 Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm 101 4.3.3.2 Số liệu địa chất và cọc đất xi măng 102 4.3.3.3 Kết quả thí nghiệm và mô phỏng số cho cọc đơn và nhóm 04 cọc 102 4.3.4 Công trình Bệnh viện Đa khoa Điện Bàn – Quảng Nam 103 4.3.4.1 Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm 103 4.3.4.2 Số liệu địa chất và cọc 103 4.3.4.3 Kết quả thí nghiệm cho cọc đơn và nhóm 05 cọc 104 4.3.5 Công trình Đường đầu cầu mới Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng 104 4.3.5.1 Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm 104 4.3.5.2 Số liệu địa chất và cọc 104 4.3.5.3 Kết quả thí nghiệm cho cọc đơn và nhóm 07 cọc 105 4.3.6 Tổng hợp các số liệu các công trình thực tế 106

4.4 MÔ PHỎNG SỐ XÂY DỰNG TƯƠNG QUAN HỆ SỐ NHÓM CỌC SCP 107

4.4.1 Mô phỏng số cho các trường hợp phân tích 107 4.4.2 Phân tích kết quả từ các trường hợp mô phỏng số 109 4.4.3 So sánh kết quả từ phương trình với kết quả thí nghiệm 112

5.2.1 Các giả thiết tính toán và phạm vi áp dụng 113 5.2.2 Sơ đồ tính toán móng cọc SCP 114 5.2.3 Trình tự tính toán thiết kế cọc đất xi măng 115

5.3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH SCPILE TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÓNG CỌC SCP 116

5.3.1 Mục đích và lựa chọn ngôn ngữ lập trình 116 5.3.2 Sơ đồ thuật toán tổng quát để xây dựng chương trình SCPile 117 5.3.3 Sơ đồ cây hệ thống của chương trình SCPile 118 5.3.4 Chức năng và giao diện của chương trình SCPile 119 5.3.4.1 Các chức năng của chương trình SCPile 119 5.3.4.2 Giao diện của chương trình SCPile 120

5.4 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TẠI CÔNG TRÌNH FPT COMPLEX 121

5.4.1 Giới thiệu đặc điểm công trình 121

5.4.3 Giải pháp thiết kế kết cấu móng 121 5.4.4 Ví dụ ứng dụng phần mềm SCPile tính toán thiết kế móng 6A3 122 5.4.4.1 Số liệu tải trọng và thông số móng cọc 122 5.4.4.2 Sử dụng phần mềm SCPile tính toán kiểm tra móng cọc 6A3 123 5.4.4.3 Sử dụng phần mềm SCPile tính toán cho 62 móng của FPT Complex 125 5.5 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT 126

2 KIẾN NGHỊ VỀ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 130

2.7 Tổng hợp tăng trưởng cường độ qu-t 43 2.8 Các phương trình tương quan tăng trưởng qu-t 43 2.9 So sánh với các kết quả nghiên cứu khác về qu-t 43 2.10 Tổng hợp tương quan E50 - qu cho các loại đất 45 2.11 So sánh tương quan E50 - qu với các nghiên cứu khác 45

2.13 Tổng hợp tăng trưởng cường độ qb – t 50 2.14 Tổng hợp các phương trình tương quan tăng trưởng qb –t 50 2.15 Tổng hợp tương quan qb– qu cho các loại đất 51 2.16 Các phương trình tương quan giữa hai đại lượng qu và ax 52 2.17 Tính chỉ số tỷ lệ hạt Pd đánh giá ảnh hưởng đến qu 52 3.1 Thông số của các cọc đất xi măng được thiết kế cho mô hình 61 3.2 Thiết kế bố trí các thiết bị đo cho mô hình 61 3.3 Dự tính sức kháng thành bên Qf của cọc SCP 62 3.4 Dự tính sức kháng mũi Qr và sức chịu tải tổng Qu của cọc SCP 63 3.5 Kết quả thí nghiệm nén mẫu khoan dọc trục cho các cọc SCP 67

3.6 Trình tự thí nghiệm gia tải các cọc và nhóm cọc SCP 69 3.7 Bảng tổng hợp sức chịu tải giới hạn của các cọc đơn 74 3.8 Bảng xác định hệ số  phương pháp của Bjerrum-Burland 75 3.9 Tính hệ số sức kháng bên Cs từ CPTu theo Eslami & Fellenius 76 3.10 Bảng so sánh sức kháng bên và kháng mũi dự tính và thí nghiệm 76 3.11 Hệ số K1 và K2 cho công thức của Meyerhof 77 3.12 Huy động sức kháng thành đơn vị fs từ kết quả thí nghiệm (kPa) 82 3.13 Sức kháng bên và sức kháng mũi huy động của các cọc (kN) 82

3.15 Kết quả hệ số nhóm của cọc SCP theo thí nghiệm 85 3.16 So sánh hệ số nhóm theo thí nghiệm với các công thức lý thuyết 85 3.17 Bảng tính so sánh sức chịu tải của móng cọc SCP 88 4.1 Thông số cơ lý của đất cho mô phỏng số của mô hình thí nghiệm 94

4.3 Sức chịu tải giới hạn của cọc TP4 theo phương pháp Davission 96

5.5 Bảng tổng hợp kết quả tính toán cho móng 6A3 125 5.6 So sánh chỉ tiêu kinh tế của cọc SCP so với các loại cọc khác 126

1.7 Cánh trộn theo phương pháp trộn ướt (Nhật Bản) 10 1.8 Sơ đồ công nghệ thi công trộn ướt 10

2.8 Thí nghiệm nén và uốn mẫu trong phòng thí nghiệm 37 2.9 Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No1 39 2.10 Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No2 39 2.11 Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No3 40 2.12 Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No4 40 2.13 Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No1 41 2.14 Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No2 42

2.15 Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No3 42 2.16 Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No4 42 2.17 Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No1 44 2.18 Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No2 44 2.19 Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No3 45 2.20 Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No4 45 2.21 Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No1 46 2.22 Tương quan qb- theo gian nhóm đất No2 47 2.23 Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No3 47 2.24 Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No4 48 2.25 Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No1 49 2.26 Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No2 49 2.27 Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No3 49 2.28 Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No4 50 2.29 Tương quan qu- qb-ax của các nhóm nghiên cứu 50 2.30 Tương quan giữa qu - ax cho các nhóm đất 51 2.31 Tương quan giữa ax và qu cho các nhóm đất 51 2.32 Ảnh hưởng của hàm lượng và kích thước hạt đất đến qu 52 2.33 Ảnh hưởng tỷ lệ phần trăm các khoáng có trong đất đến qu 53 2.34 Lõi khoan và gia công nén mẫu cọc SCP hiện trường 54 2.35 Tương quan quf và qul công trình Bệnh viện Điện Bàn 54 2.36 Tương quan quf và qul công trình KIA Trường Hải 54 2.37 Tương quan quf và qul công trình KDC An Trung 2 55 3.1 Sơ đồ mô hình thí nghiệm quay li tâm của Kitazumi 57

3.4 Vị trí xây dựng mô hình thí nghiệm trên bản đồ Đà Nẵng 59 3.5 Phân bố chỉ tiêu vật lý của đất theo độ sâu 60 3.6 Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu 60 3.7 Hình ảnh thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu 61 3.8 Sơ đồ mô hình lắp đặt thiết bị cho cọc đơn và nhóm cọc 62 3.9 Sơ đồ định vị tọa độ mô hình thí nghiệm 63

3.10 Tổ hợp máy và mũi khoan cọc SCP cho mô hình 64 3.11 Lắp đặt và kiểm tra hoạt động strain gages 65 3.12 Đặt các ống thép D60mm và ống Telltale vào thân cọc 66 3.13 Khoan, gia công và nén mẫu khoan lõi cọc SCP của mô hình 67 3.14 Phân bố cường độ qu theo độ sâu cho các cọc thí nghiệm 68 3.15 Sơ đồ chất tải thí nghiệm nén tĩnh cho nhóm cọc SCP 68 3.16 Hình ảnh gia tải thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và nhóm cọc 70 3.17 Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc đơn TP5 72 3.18 Biểu đồ phân bố ma sát bên dọc thân cọc đơn TP5 72 3.19 Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP5 72 3.20 Biểu đồ huy động ma sát bên TP5 72 3.21 Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP5 73 3.22 Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP5 73 3.23 Biểu đồ P-S đầu cọc TP4&TP5 74 3.24 Biểu đồ P-Sm mũi cọc TP4&TP5 74 3.25 Xác định Qu cọc đơn TP4 và TP5 74 3.26 Xác định Qu từ ngoại suy Chin Konder cho cọc TP4 và TP5 74 3.27 Biểu đồ so sánh sức kháng tính từ các phương pháp và thí nghiệm 76 3.28 Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc TP3 – nhóm G1 78 3.29 Biểu đồ phân bố ma sát bên cọc TP3 – nhóm G1 78 3.30 Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP3 78 3.31 Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP3 78 3.32 Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP3 79 3.33 Biểu đồ sức kháng – chuyển vị cọc TP3 79 3.34 Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc TP7 79 3.35 Biểu đồ phân bố ma sát bên dọc thân cọc TP7 79 3.36 Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP7 80 3.37 Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP7 80 3.38 Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP7 80 3.39 Biểu đồ sức kháng – chuyển vị cọc TP7 80 3.40 Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP8 80 3.41 Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP8 80 3.42 Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP8 81

4.4 a: Sơ đồ mô phỏng 3D cọc đơn; b: Sơ đồ mô phỏng 3D nhóm cọc 92 4.5 Sơ đồ các trường hợp mô phỏng số cho cọc SCP 94 4.6 Mô hình mô phỏng số 3D cho cọc đơn TP4 95

4.8 Mô hình mô phỏng số 3D cho nhóm cọc G1 96

4.10 Mô hình mô phỏng số 3D cho nhóm cọc G2 97 4.11 Biểu đồ đường cong P-S nhóm G2 97

4.13 Hình nén tĩnh cọc Showroom KIA Trường Hải Đà Nẵng 99 4.14 So sánh kết quả thí nghiệm và mô phỏng số 3D 100 4.15 Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh 101 4.16 So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc 101 4.17 Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh 102 4.18 So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc 102

4.19 Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh 103 4.20 So sánh kết quả mô phỏng FEM và thí nghiệm của cọc SCP 104 4.21 Sơ đồ mặt bằng và cấu tạo nhóm 07 cọc D800, L=14m 105 4.22 Sơ đồ thí nghiệm nén tĩnh cho nhóm 07 cọc 105 4.23 So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc 105 4.24 Sơ đồ các nhóm cọc để mô phỏng số 107 4.25 Mô hình số 3D cho nhóm có đài cọc 108

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỈ SỐ

Ký hiệu Đơn vị Giải thích ý nghĩa

1 kPa Hệ số sức chịu tải mũi cọc theo Nhật Bản

2 kPa Hệ số sức chịu thành bên cọc theo Nhật Bản

ax kg/m3 Hàm lượng xi măng

ap Tỷ lệ diện tích tất cả các cọc/diện tích đài cọc

Af m2 Diện tích đáy đài cọc

Ap m2 Diện tích tiết diện ngang thân cọc

As m2 Diện tích mặt bên thân cọc

 Hệ số sức kháng tính toán theo Bjerrum-Burland

[] Hệ số sức kháng được đề nghị theo Bjerrum-Burland

b m Bề rộng vùng chịu tải cục bộ

B m Chiều rộng nhóm cọc

C kPa Lực dính đơn vị của đất

Cp kPa Lực dính của vật liệu cọc

Cs Hệ số sức kháng bên

Ctb kPa Sức kháng cắt trung bình của đất

Cu kPa Sức kháng cắt không thoát nước trung bình của đất sét

d m Khoảng cách giữa hai tim cọc

D m Đường kính cọc

 % Biến dạng

50 % Biến dạng ứng với 50%qu

e Hệ số rỗng của đất

E MPa Mô đun đàn hồi

Eo MPa Mô đun biến dạng của đất

E1 MPa Mô đun biến dạng trung bình của đất dọc thân cọc

E2 MPa Mô đun biến dạng của đất dưới mũi cọc

E50 MPa Mô đun đàn hồi cát tuyến

Emax MPa Mô đun lớn nhất ứng với trị số biến dạng nhỏ hơn 0.001%

Ep MPa Mô đun đàn hồi của cọc

fs kPa Ma sát thành bên

Fs Hệ số an toàn

K Hệ số ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc và tính chất của đất

K1 kPa Hệ số sức chịu tải mũi cọc theo Meyerhof

K2 kPa Hệ số sức chịu thành bên cọc theo Meyerhof

 Hệ số giảm sức chịu tải ở mũi cọc

b Hệ số kích thước theo Bergado

L Tỷ số chiều dài trên đường kính cọc

l m Chiều dài vùng chịu tải cục bộ

Lc m Chiều dài cọc trong đất dính

q kPa Ứng suất hữu hiệu của các lớp đất cọc đi qua

qb MPa Cường độ chịu uốn

qc MPa Sức kháng đầu mũi côn

qE MPa Sức kháng mũi hữu hiệu của xuyên CPTu

qt kPa Sức chịu tải của đất ở mũi cọc

qu MPa Cường độ nén nở hông

quf MPa Cường độ hiện trường

qul MPa Cường độ phòng thí nghiệm

Qa kN Sức chịu tải cho phép của cọc đơn

Qag kN Sức chịu tải cho phép của nhóm cọc

Qf kN Sức kháng thành bên cọc

Qr kN Sức kháng mũi cọc

Qu kN Sức chịu tải giới hạn của cọc theo đất nền

Qug kN Sức chịu tải của nhóm cọc

Q’ug kN Sức chịu tải giới hạn nhóm cọc có xét đến phá hoại cục bộ

Qup kN Sức chịu tải giới hạn theo vật liệu của cọc

 Hệ số ma sát tính hệ số nhóm cọc theo Sayed và Bakeer

R kN/m2 Khả năng chịu tải của đất ở mũi cọc

e kPa Ứng suất trung bình dưới đáy móng

c kPa Ứng suất tập trung tại đầu cọc SCP

n kPa Áp lực ngang tổng cộng tác dụng lên cọc

s mm Độ lún của móng, công trình

S mm Độ lún hoặc chuyển vị tại đầu cọc

Sm mm Độ lún hoặc chuyển vị tại mũi cọc

Sp kPa Độ bền cắt trung bình của cọc

t ngày Thời gian

 Hệ số nở hông

1 Hệ số nở hông của đất dọc thân cọc

2 Hệ số nở hông của đất dưới mũi cọc

W % Độ ẩm tự nhiên

Wd % Độ ẩm giới hạn dẻo

Wnh % Độ ẩm giới hạn nhão

 Tỷ trọng của đất

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ tiết tắt Giải thích ý nghĩa

3D Ba chiều, viết tắt của từ Three Dimension

CTXD Công trình xây dựng

OC Hàm lượng hữu cơ, viết tắt của từ Organic Content

PTHH Phần tử hữu hạn

SCP Cọc đất xi măng, viết tắt của từ Soil Cement Pile

TCXD Tiêu chuẩn xây dựng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG

NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

1 Lý do chọn đề tài

Cọc đất xi măng (Soil Cement Pile – được viết tắt là cọc SCP) được ứng dụng bắt đầu từ Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1970, sau đó đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới Những ưu điểm của cọc SCP trong

xử lý nền móng tiêu biểu như: giảm lún, cải tạo nền đất yếu, tăng khả năng chịu tải cho nền công trình, sử dụng vật liệu đất tại chỗ, giảm lượng đất thải và ô nhiễm

Ở nước ta bắt đầu nghiên cứu ứng dụng cọc đất gia cố vôi và xi măng từ năm

1980 của TS Nguyễn Trấp và nhóm chuyên gia Địa kỹ thuật – Viện khoa học công nghệ xây dựng theo phương pháp trộn khô Đến những năm gần đây, có nhiều công trình xây dựng sử dụng cọc SCP để làm nền công trình Đối với nền đất bùn, sét, đất yếu ở khu vực đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, các ứng dụng của cọc SCP thường tập trung cho mục đích cải tạo nền công trình Đối với nền đất cát vùng Đà Nẵng – Quảng Nam và khu vực có địa chất tương tự ở ven biển Miền Trung, cường độ vật liệu cọc đất gia cố xi măng thường cao hơn nhiều, từ (3,010)MPa với hàm lượng xi măng từ (150350)kg/m3 Với cường độ này, có thể

sử dụng cọc SCP chịu lực, đặc biệt là cho móng công trình nhà cao tầng đến cấp II (dưới 19 tầng) Với những ưu điểm sẵn có kết hợp sử dụng đất cát tại chỗ, giải pháp cọc SCP sẽ góp phần làm giảm đáng kể giá thành xây dựng móng cho công trình Đối với cọc SCP thi công trong nền đất cát và ứng dụng chịu lực cho móng công trình nhà cao tầng, cường độ vật liệu đất gia cố xi măng nhỏ hơn so với bê tông Do vậy độ cứng của cọc sẽ nhỏ hơn so với cọc bê tông, các ứng xử giữa cọc – đất, cọc – cọc trong nhóm sẽ khác với các loại cọc cứng thông thường Các vấn đề đặt ra đó là: Các đặc tính cường độ vật liệu đất cát gia cố xi măng, cơ chế truyền tải, huy động

ma sát thành bên, sức kháng mũi của cọc đơn, cọc trong nhóm cọc và cách xác định

hệ số nhóm đối với móng cọc SCP và áp dụng trong công tác thiết kế móng cho

công trình nhà cao tầng Đó chính là lý do hình thành đề tài: “Nghiên cứu sự làm

việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng”

2 Mục đích của đề tài

- Xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc tính cường độ của vật liệu cọc đất gia cố xi măng theo phương pháp trộn ướt cho các loại đất cát, á cát, hướng đến tạo ra cọc đất xi măng có cường độ cao, chịu lực cho móng công trình xây dựng

- Nghiên cứu về sự truyền tải, huy động ma sát thành bên và kháng mũi của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng từ mô hình thí nghiệm kích thước thật, làm cơ sở đánh giá cọc đất xi măng bán cứng làm việc như cọc để ứng dụng chịu lực

- Phân tích các nhóm cọc đất xi măng bằng mô hình số 3D và xây dựng tương quan về hệ số nhóm đối với cọc đất xi măng

3 Đối tượng nghiên cứu

Cọc đất gia cố xi măng theo phương pháp trộn ướt, công nghệ của Nhật Bản, thi công trong nền đất cát và á cát khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan đặc tính cơ học vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng của cọc SCP, các vấn đề về sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, lược khảo về đặc điểm địa chất khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam cho thấy triển vọng về sự phù hợp của cọc SCP

- Nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính cường độ của vật liệu cọc SCP theo phương pháp trộn ướt trong phòng thí nghiệm kết hợp hiện trường

- Mô hình thí nghiệm kích thước thật (full scale) cho cọc đơn và nhóm cọc SCP chịu tải trọng nén có sử dụng thiết bị đo biến dạng dọc trục strain gages

- Mô phỏng số bằng PTHH để kiểm chứng mô hình thí nghiệm và công trình thực tế, phát triển mô phỏng để xây dựng tương quan về hệ số nhóm cho cọc SCP

- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình máy tính SCPile tự động hóa tính toán thiết kế cho móng cọc SCP

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng kết hợp hiện trường áp dụng cho đặc tính cường độ vật liệu cọc đất gia cố xi măng

- Phương pháp thí nghiệm bằng mô hình kích thước thật (full scale) có sử dụng thiết bị đo biến dạng dọc trục áp dụng cho cọc đơn và nhóm cọc

- Mô phỏng số 3D bằng phương pháp PTHH và phát triển cho các nhóm cọc khác nhau dựa trên mô hình đất đàn – dẻo (mô hình Mohr – Coulomb)

6 Phạm vi nghiên cứu

- Cọc SCP theo phương pháp trộn ướt, công nghệ Nhật Bản, các loại đất cát, á cát vùng Đà Nẵng - Quảng Nam, vật liệu cọc không sử dụng phụ gia tăng cường độ

- Đề tài tập trung cho phân tích cọc đơn và nhóm cọc chịu tải trọng thẳng đứng

- Phạm vi nghiên cứu ứng dụng: cho nhà dân dụng cao tầng đến cấp II (dưới 19 tầng) trên nền đất cát vùng Đà Nẵng và những vùng có đặc điểm địa chất tương tự

7 Những đóng góp mới của luận án

- Xây dựng cơ sở dữ liệu các tương quan về đặc tính cường độ chịu nén và chịu uốn của vật liệu cọc SCP cho 04 loại đất đặc trưng vùng Đà Nẵng – Quảng Nam

- Phân tích truyền tải trong cọc SCP và phân phối ma sát thành bên, kháng mũi cho cọc đơn và cọc trong nhóm từ mô hình thí nghiệm kích thước thật, có sử dụng thiết bị đo biến dạng dọc trục cọc Xác định hệ số sức kháng bên và sức kháng mũi theo công thức của Meyerhof để áp dụng tính sức chịu tải của cọc đơn SCP

- Phân tích huy động sức kháng của các cọc trong nhóm, xác định hệ số nhóm và

đề nghị tính sức chịu tải là xem móng cọc SCP làm việc theo nhóm “Group”

- Bước đầy xây dựng biểu đồ và phương trình xác định hệ số nhóm của móng cọc SCP theo số cọc với khoảng cách tim cọc từ 1D đến 8D từ mô phỏng số 3D

- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình máy tính SCPile tự động hóa tính toán, thiết kế móng cọc SCP và áp dụng cho 01 công trình thực tế

8 Cấu trúc của luận án

Ngoài các phần mở đầu, mục lục, danh mục các tài liệu tham khảo, các công trình khoa học đã công bố, các hình vẽ, bảng biểu, phụ lục, luận án gồm 130 trang, được bố cục trong 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về cọc đất xi măng

Chương 2: Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính cường độ vật liệu cọc đất xi măng

Chương 3: Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng bằng mô hình kích thước thật

Chương 4: Mô phỏng số và xây dựng tương quan về hệ số nhóm cọc cho cọc đất

xi măng

Chương 5: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển cọc đất xi măng

Cọc đất xi măng thi công theo phương pháp trộn sâu là kỹ thuật khoan, phun

và trộn tại hiện trường xi măng dạng khô hoặc vữa vào đất trên suốt chiều sâu thiết

kế, sau thời gian ninh kết tạo ra cọc trong nền đất Một số tên gọi thường gặp của phương pháp trộn sâu là: deep mixing method (DMM), deep soil mixing (DSM) hoặc cement deep mixing (CDM) Trong phương pháp trộn sâu các chất kết dính thường được dùng là: vôi sống, vôi – xi măng, xi măng, tro bay, xỉ hoặc một số chất khác Các chất kết dính được được đưa vào đất ở dạng khô hoặc trộn vào nước tạo

ra dung dịch vữa lỏng

Từ những năm 1960, Thụy Điển và Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển kỹ thuật trộn sâu sử dụng vôi hạt làm chất gia cố Thụy Điển sử dụng kỹ thuật trộn sâu chủ yếu trong cải tạo nền đất bùn, sét yếu cho các nền đường và nền đường sắt Trong khi đó tại Nhật Bản sử dụng phù hợp cho cải tạo đất tại các dự án lớn ở cửa biển và cửa sông lớn [60]

Đến những năm 1970, kỹ thuật trộn vôi bột khô tại hiện trường để tạo ra cột/cọc vôi đất được thử nghiệm và ứng dụng tại Thụy Điển và Nhật Bản Sau đó xi măng dạng khô cũng được trộn vào để cho hỗn hợp gia cố đạt được cường độ cao hơn Cọc đất vôi/xi măng hoặc đất xi măng ngày nay hầu hết được phát triển từ cọc vôi xi măng (Kivelo, 1998) [39] Phương pháp phun vôi, vôi – xi măng ở dạng bột khô vào đất, kết hợp khoan trộn dưới sâu trong đất để tạo ra cọc được gọi là phương pháp trộn khô (Dry Method)

Đến giữa những năm 1970, trong nỗ lực nghiên cứu ứng dụng phương pháp trộn sâu, người Nhật đã giới thiệu áp dụng giải pháp phun xi măng vào đất ở dạng vữa Cách sử dụng vữa xi măng để phun vào trộn với đất được gọi là phương pháp trộn ướt (Wet Method)[39], [60] Phương pháp này được áp dụng ở Nhật Bản với khối lượng rất lớn các dự án cải tạo đất sét yếu cho nền đường, sân bay, cảng biển Như vậy, việc sử dụng phương pháp trộn khô hoặc ướt tùy thuộc vào từng điều kiện, tính chất cơ lý của từng nền đất cụ thể

Tại Việt Nam, phương pháp trộn sâu được chuyển giao và áp dụng vào những năm 1980[15] bởi TS Nguyễn Trấp và các chuyên gia của Viện Khoa học công nghệ xây dựng Chất kết dính là vôi và xi măng và sử dụng cả hai phương pháp trộn khô và trộn ướt Có nhiều công trình đã sử dụng thành công giải pháp cọc SCP trong gia cố nền đất yếu dưới nền đường ô tô, đường băng sân bay, thân đê đập Tuy nhiên, chất lượng cọc phụ thuộc rất nhiều vào kỹ thuật, công nghệ và kinh nghiệm thi công Các máy khoan cọc chủ yếu nhập từ Thụy Điển (trộn khô), Nhật Bản và Trung Quốc (trộn ướt)

Tại Đà Nẵng, Miền Trung Việt Nam, công trình đầu tiên được áp dụng cọc đất

xi măng là Vĩnh Trung Plaza năm 2005 Cọc có đường kính D800mm và D1000mm, chiều dài 9m và 14m Sử dụng phương pháp trộn ướt theo công nghệ của Nhật Bản Đến nay đã có một số công trình sử dụng giải pháp cọc SCP làm móng chịu lực nhà cao tầng, tường vây hố đào, nhà có tầng hầm và giảm lún cho nền đường đắp cao

Kỹ thuật trộn sâu khá đa dạng về các hình thức thi công Theo Bruce [46] đã phân ra 24 dạng khác nhau của phương pháp trộn sâu Trên toàn diện, từ “kỹ thuật trộn sâu” được sử dụng gồm tất cả các phương pháp có sử dụng cánh trộn cơ học để trộn đất và xi măng trong nền đất tạo ra cọc

Phương pháp trộn sâu để cải tạo nền có nhiều ưu điểm như: tăng cường độ cho nền đất, giảm độ dẻo, giảm lún cho nền công trình, sử dụng vật liệu đất tại chỗ, không sinh ra đất thải, giảm ô nhiễm môi trường Mức độ hiệu quả của cải tạo nền phụ thuộc vào loại và hàm lượng chất gia cố, phương pháp thi công, đặc điểm của đất nền, thành phần hat, hàm lượng nước trong đất, thời gian và nhiệt độ dưỡng hộ Năm 1999, tại Hội thảo quốc tế về phương pháp trộn sâu tại Thụy Điển [52] đã tổng kết quá trình phát triển và ứng dụng của phương pháp trộn sâu Đồng thời công

bố nhiều kết quả nghiên cứu về đặc tính cơ học vật liệu, các phương pháp tính toán

về cọc trộn sâu sử dụng chất gia cố là vôi, vôi – xi măng và xi măng Đến nay đã tiếp tục có những kết quả mới trong nghiên cứu cọc SCP về cải tiến công nghệ, đặc tính vật liệu, các thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm mô hình quay ly tâm, mô hình thí nghiệm hiện trường, các dự án thực tế cho các ứng dụng khác nhau [25], [30], [35], [39], [42], [46], [51], [60]

1.1.2 Các ứng dụng của cọc đất xi măng

Phương pháp trộn sâu của Nhật Bản và Thụy Điển có những điểm khác nhau

về thiết bị công nghệ, kiểu chất gia cố, kết quả đạt được về cường độ và phạm vi ứng dụng Những ứng dụng của phương pháp trộn sâu tại Nhật Bản thông thường là cải tạo, tăng ổn định cho đất nền tại các cảng biển như đê chắn sóng, móng giàn khoan và kè với hình thức của các ứng dụng là các khối lượng lớn nền được gia cường tại chỗ bằng cọc SCP Tại Nhật Bản trong lĩnh vực gia cố đất ở bờ biển thì phương pháp trộn ướt được sử dụng nhiều hơn so với phương pháp trộn khô, trong khi gia cố đất trên cạn thì cả hai phương pháp đều được sử dụng Đến năm 2001, khối lượng tích lũy của đất được gia cố bằng phương pháp trộn sâu là 70 triệu mét khối Đối với các ứng dụng trên đất liền, cọc SCP ở dạng cột đơn, hàng, khối được xây dựng để cải thiện ổn định của mái dốc, hố đào sâu, tăng khả năng chịu tải cho móng công trình, giảm thiểu các rủi ro do hóa lỏng đất, tăng ổn định và giảm độ lún cho các khối đắp trên nền đất sét yếu [39], [60]

Ở Thụy Điển, kiểu xây dựng và bố trí cọc SCP thường theo nhóm hoặc theo hàng để giảm lún và cải thiện ổn định của khối đắp cho đường sắt, đường ô tô và nhà ở Trong nhiều các dự án tại Thụy Điển, cọc theo phương pháp trộn khô sử dụng kết hợp với gia tải trước để giảm thời gian xây dựng và giá thành Những khối đắp được ổn định trên nền cọc vôi/xi măng thường có chiều cao từ (24)m, cọc vôi/xi măng đã áp dụng thành công trong tăng ổn định của nền khối đắp cao đến 9m

Hình 1.3 Hình ảnh thi công cọc vôi/ximăng tại Thụy Điển [50]

Hình 1.4 Một số hình ảnh ứng dụng cọc SCP tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng cọc SCP theo hai hướng chính: cọc

xử lý nền đất yếu và cọc ứng dụng chịu lực cho móng công trình xây dựng

- Đối với các dự án như đường ô tô, đường băng sân bay trên nền đất yếu, hoặc

có nền đường đắp cao, cọc SCP là một trong các biện pháp hữu hiệu để giảm lún, tăng cường độ và ổn định của khối đắp trên đất yếu Một số dự án tiêu biểu như: nền đường băng sân bay Cần Thơ, nhà máy điện Nhơn Trạch 1, cảng Cái Mép Thị Vải – Vũng Tàu, đường băng sân bay Cát Bi Hải phòng, xử lý nền đường đầu cầu Ông Buông 1 – thành phố Hồ Chí Minh, nền đường đầu cầu Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng (hình 1.4a).v.v

- Trong ứng dụng làm móng công trình, cọc SCP đã được dùng tại tòa nhà trụ

sở Bộ Công An và tại số 40 Lý Thường Kiệt - Hà Nội (5 tầng) Đến năm 2005, có nhiều nỗ lực phát triển ứng dụng cọc SCP chịu tải ở những địa phương có nền đất cát Cọc SCP đã được ứng dụng làm móng cho công trình Vĩnh Trung Plaza (17 tầng – hình 1.4b), sau đó một số dự án đã sử dụng cọc SCP như: chung cư Đại Địa Bảo (9 tầng), Khách sạn Sanouva (17 tầng), …

- Ngoài ra, cọc SCP được ứng dụng trong ổn định hố đào sâu, làm tường vây của công trình dân dụng có từ một tầng hầm như cao ốc Lạc Việt, thương xá Vĩnh Trung, hai tầng hầm như khách sạn Đảo Xanh (hình 1.4 c,d)

Nhận xét: Các ứng dụng của cọc đất gia cố xi măng khá phong phú trong công

tác Địa kỹ thuật công trình tại các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam Phần lớn các ứng dụng tập trung cho mục đích cải tạo nền đất yếu, giảm lún cho nền công trình, góp phần tăng tiến độ thi công công trình bên trên mà không phải chờ lún như các phương pháp xử lý nền đất yếu khác

Tuy nhiên đối với nền đất cát có thành phần cấp phối hạt tốt, khung cốt liệu vữa được hình thành, với cùng hàm lượng xi măng hợp lý, cọc sẽ có độ cứng lớn hơn nhiều so với trong đất sét [39], [46], [56], [60] Do vậy, cần phát triển ứng dụng cọc

SCP trong ý nghĩa chịu lực cho móng công trình dân dụng Với ưu điểm sử dụng vật

liệu đất cát tại chỗ, cơ giới hóa và tiến độ thi công nhanh, giải pháp cọc SCP sẽ góp phần làm giảm giá thành xây dựng móng công trình, tăng khả năng cạnh tranh

so với các giải pháp cọc chịu lực khác trong cùng điều kiện

Lỗ phun

xi măng

Hình 1.5 Cânh trộn theo phương phâp trộn khô (SGF 2000)[78]

1.1.3 Câc phương phâp thi công cọc SCP theo kỹ thuật trộn sđu

1.1.3.1 Phương phâp trộn khô (Dry mixing method)

Phương phâp năy được sử dụng phố biến

tại Thụy Điển để cải tạo đất sĩt yếu, bùn với độ

ẩm lớn từ (60200)% [56] Một dạng của đầu

cânh trộn như hình 1.5 Phương phâp trộn khô

sử dụng nước trong đất để tạo vữa với xi măng

nín phù hợp với độ ẩm lớn Khi khoan mũi

khoan vă cânh trộn xoay trộn đất đến độ sđu

thiết kế, sau đó tiến hănh xoay trộn vă rút dần

lín với tốc độ không đổi Trong quâ trình rút

cần lín, vôi hoặc xi măng sẽ được phun ra ở

dạng khô bởi âp lực khí nĩn, vôi/xi măng sẽ kết

hợp với nước trong đất vă được đầm nĩn trộn đều

với đất tự nhiín bởi cânh trộn, kết thúc quâ trình thi công, vôi/ xi măng ninh kết tạo

ra cọc đất gia cố vôi/xi măng Sơ đồ công nghệ trộn khô như hình 1.6

Máy nén khí Máy sấy Bồn chứa khí

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ trộn khô

1.1.3.2 Phương phâp trộn ướt (Wet mixing method)

Công nghệ trộn ướt về cơ bản cũng giống như đối với trộn khô, điểm khâc biệt chính ở đđy lă xi măng được trộn với nước sẵn trín xi lô với một tỷ lệ nhất định (N/X) tạo ra vữa xi măng (grout, sulury) trước khi bơm xuống đất Đầu khoan có

gắn cânh trộn như hình 1.7, được khoan

xoay trộn đất từ trín xuống Đến độ sđu thiết

kế cho đảo hănh trình, đầu khoan xoay

ngược lại, tiến hănh phun vữa vă trộn, rút

dần cần khoan lín theo một vận tốc nhất

định Khi đến cao trình đỉnh cọc thì ngắt

dòng vữa vă tiến hănh trộn lại theo chu kỳ 2

nếu cần, sau quâ trình ninh kết xi măng tạo

ra cọc Phương phâp năy phù hợp với câc

loại nền đất có độ ẩm nhỏ, mức độ đồng đều

gia cố của phương phâp năy thường đạt tốt

hơn phương phâp trộn khô Sơ đồ công nghệ phương phâp trộn ướt như hình 1.8

Máy trộn vữa xi măng Bồn chứa

Bơm áp lực

Kiểm soát lưu lượng Chế tạo cọc vữa

Kiểm tra chất lượng, thử tải

Kiểm soát độ sâu và tốc độ quay đầu trộn

Sử dụng

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ thi công trộn ướt

Nhận xĩt: Phương phâp trộn khô sử dụng nước trong đất để ninh kết xi măng,

thích hợp với đất nền có độ ẩm lớn, thường dùng khi khoan cọc trong câc loại đất bùn, sĩt yếu no nước Phương phâp trộn ướt phù hợp với đất nền có độ ẩm nhỏ hơn Đặc biệt đất nền khu vực Đă Nẵng – Quảng Nam, theo câc kết quả nghiín cứu, khảo sât địa chất [4], [8], thường gặp câc nền đất cât, â cât vă â sĩt với độ ẩm thường nhỏ hơn

50% nín phương phâp trộn ướt rất hợp lý vă được ứng dụng hầu hết tại câc dự ân Để

phù hợp với thực tế ứng dụng, câc nghiín cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm

vă hiện trường được chúng tôi thực hiện theo phương phâp trộn ướt

Cânh động

Cânh tĩnh

Lỗ phun vữa

Hình 1.7 Cânh trộn theo phương phâp trộn ướt (Nhật Bản)

1.1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cọc SCP

1.1.4.1 Nhóm các nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc

Đối với cọc SCP chịu lực, đặc tính cường độ ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải theo vật liệu của cọc Các nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc SCP dựa vào các thí nghiệm trong phòng và hiện trường trên các cọc thử của các dự án Các nghiên cứu tại châu Âu chủ yếu được công bố bởi các tác giả từ Thụy Điển Năm 1999, tại Hội thảo quốc tế “Dry mix methods for deep soil stabilization” tại Stockhom [52] với nhiều báo cáo về các nghiên cứu thực nghiệm về cường độ của vật liệu đất gia cố vôi, xi măng, hỗn hợp vôi – xi măng theo phương pháp trộn khô Tiêu biểu như: E.J Huiden (Hà Lan), M.I Esrig (Mỹ), A.Al-Tabba (Anh quốc), S.Hebib & E.R.Farrell (Ireland), K.Pousette, J.Macsik & A.Jacobsson (Thụy Điển), G.Cortellazzo & S.Cola (Itatia), H.Ahnberg & G.Holm v.v

Helen Åhnberg (2006)[51] và M Janz (2002)[54] và đã nghiên cứu thí nghiệm trong phòng về đặc tính cường độ của đất bùn hữu cơ sử dụng các nhóm chất gia cố, hàm lượng khác nhau gồm xi măng, vôi, tro bay, xỉ lò cao với mục đích cải tạo đất Stefan Larsson (2003) [62], [78] nghiên cứu về ảnh hưởng của hình dạng cánh trộn và tốc độ trộn đất sét với vôi, xi măng đến cường độ vật liệu được gia cố trên

64 cọc thi công từ các dự án thực tế tại Thụy Điển Đến năm 2009 Stefan Larsson

và nhóm nghiên cứu [79] phát triển nghiên cứu về sự tăng trưởng cường độ của đất xung quanh cọc SCP với vùng được tăng trưởng từ 30 đến 35mm

Tại Anh, Pháp Al-Tabbaa [24] trình bày một số thí nghiệm về tăng trưởng qutheo thời gian và thấm Ajorloo Ali [25] công bố các nghiên cứu thực nghiệm về cường độ của đất cát xốp trộn xi măng trên máy nén ba trục về nén nở hông, ép chẻ, cắt phẳng và thấm của vật liệu được gia cố xi măng

Khu vực Châu Á cũng là một trong những nơi có nhiều kết quả nghiên cứu và ứng dụng cọc SCP Theo [39] và [60] các nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc đã được nghiên cứu khá toàn diện để xử lý các vùng đất yếu cho các công trình cảng biển, nền đường, và các công trình xây dựng Okumura và nhóm nghiên cứu (1974) đã nghiên cứu về sự tăng trưởng cường độ theo thời gian của đất sét yếu được gia cố bằng vôi sống; Saitoh (1988) cũng thực hiện thí nghiệm ảnh hưởng của

tính chất của 16 loại đất đặc trưng của nước Nhật, đồng thời là các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ của đất sét vùng cảng Osaka

và Yokohama Terashi và nhóm nghiên cứu (1977) nghiên ảnh hưởng của hàm lượng chất gia cố, thành phần hạt của đất, hàm lượng nước đến đất sét được gia cố Cũng theo [39] và [60], Niina (1981) nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại xi măng khác nhau đến cường độ của đất sét gia cố xi măng Kawasaki (1981), Viện

kỹ thuật trộn sâu Nhật Bản (1999) và Kitazume cũng công bố kết quả nghiên cứu về

sự tăng trưởng cường độ theo thời gian, ảnh hưởng của hàm lượng xi măng, ảnh hưởng của nhiệt độ, hàm lượng hữu cơ đến cường độ của đất sét trộn xi măng Các tương quan về cường độ qu và mô đun đàn hồi E50, tương quan giữa qu và cường độ chống uốn qb cũng được Terashi và nhóm nghiên cứu công bố năm 1977 và 1980 Ngoài ra, cũng có nhiều nghiên cứu về đặc tính cường độ của đất sét yếu gia

cố xi măng từ các quốc gia khác như Trung Quốc, Singapore, Thái Lan, Ấn Độ v.v cũng được công bố với mục đích tải tạo nền [63], [65], [69], [72], [80]

Tại Mỹ, Donal A Bruce, (2000) [36], [46] đã công bố những kết quả nghiên cứu về cường độ đất trộn xi măng trong phòng thí nghiệm và trên các dự án thực tế Jacobson và nhóm nghiên cứu (2003) [53] đã thực hiện thí nghiệm trong phòng đối với đất trộn xi măng với những hàm lượng khác nhau Ngoài ra các giáo sư Jihan (2004) [56], Puppala và nhóm nghiên cứu (2008) [76] cũng có nhiều nghiên cứu về cường độ vật liệu đất sét yếu và đất trương nở gia cố xi măng

Tại Việt Nam, Viện khoa học công nghệ Xây dựng – Bộ xây dựng là đơn vị đầu tiên ứng dụng cọc SCP, đã có một số kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường từ năm 1981 đến 1985 Ngoài ra, một số kết quả khác có thể kể đến như: Đậu Văn Ngọ (2009) [2],[3] trình bày một số kết quả thí nghiệm hiện trường trên một số dự án; Nguyễn Quốc Dũng [13] trình bày một số kết quả nghiên cứu ứng dụng cọc SCP gia cố nền đê đập; Phùng Vĩnh An (2011) [17] công bố số liệu nghiên cứu thực nghiệm về cường độ đất sét gia cố xi măng cho các vùng Hải Phòng, Hải Dương, Huế, Cần Thơ, Cà Mau TCVN 9403:2012 - Gia cố đất yếu - phương pháp trụ đất xi măng [20], cũng giới thiệu một số kết quả về cường độ của hỗn hợp đất gia cố xi măng vùng Hà Nội, Nam Hà, Hải Dương, Hải Phòng

Nhận xét: Đặc tính cường độ vật liệu cọc đất gia cố xi măng phụ thuộc vào

nhiều yếu tố, đã được nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước thực hiện trong phòng

và hiện trường Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung cho mục đích dùng

xi măng để cải tạo các loại đất sét yếu, bùn, đất hữu cơ, đất trương nở Đối với mục tiêu của luận án là nghiên cứu ứng dụng cọc SCP cho mục đích chịu lực cho móng

công trình và trên đất cát Đặc tính cường độ là hướng tiếp tục được phát triển

nghiên cứu để đáp ứng yêu cầu thực tế cho cọc chịu lực của móng công trình

1.1.4.2 Nhóm các nghiên cứu về cơ học chịu tải của cọc và nhóm cọc SCP

Theo [52], năm 1999 giáo sư Bengt Broms đã công bố hai nghiên cứu quan trọng và gần như khá đầy đủ các vấn đề về thiết kế và tính toán cọc và nhóm cọc vôi, vôi – xi măng Nội dung gồm: tính toán nền đường, tính lún, tính sức chịu tải cho cọc, nhóm cọc và trong ứng dụng làm tường vây cho hố đào sâu Trong cùng hội thảo, K Omine & H Ochiai, A.Ilander, J.Forsman (Nhật Bản) và P.Lahtinen (Phần Lan) cũng công bố những phương pháp và mô hình tính và mô phỏng số của nền và cọc SCP cho móng công trình và ổn định mái dốc

Năm 1999, Denes Bergado và các cộng sự [1] đã giới thiệu cách tính sức chịu tải của cọc đơn SCP trong nền đất sét yếu Trong đó cường độ kháng cắt của đất là yếu tố quyết định đến sức chịu tải của cọc Đồng thời cũng nêu mô hình tính phá hoại của nhóm cọc theo dọc chu vi nhóm cọc và tính lún cho nền cọc SCP

Kitazume, 2000 [59], [60] đã thực hiện trên mô hình quay li tâm để nghiên cứu

cơ chế phá hoại và đánh giá sức chịu tải của nhóm cọc dưới móng và khối đắp Jihan, 2004 [56] cũng giới thiệu một số cơ chế phá hoại và tính sức chịu tải cho cọc đơn và nền cọc đất xi măng

Năm 2006, giáo sư Filz và M P.Navin [48], [49] công bố nghiên cứu về sự truyền tải và ổn định của khối đắp trên nền cọc SCP với mô hình thực và số

Nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm ngoài hiện trường cũng được thực hiện nhưng khá hạn chế vì chi phí cao Theo tài liệu [29] đã trình bày những số liệu thí nghiệm nén tĩnh có đo biến dạng dọc trục cọc SCP để xử lý nền đường sắt Theo đó các thí nghiệm cũng được mô phỏng số và kiểm chứng kết quả [26], [27], [40], [41] Ngoài ra một số mô hình thí nghiệm cũng được giới thiệu trong [1], [39], [44], [61]

Về phát triển phương pháp tính toán lý thuyết cho nhóm cọc SCP làm việc theo kiểu hệ nổi (Floating) hoặc kiểu ngàm (Fixed) đã được Bouassida, Belgacem Jellali, Ali Porbaha (2009) công bố của tạp chí ASCE trong [35]

Sử dụng mô hình số được cho là phương pháp tiện dùng vì không tốn kém nhiều chi phí thí nghiệm hiện trường Những số liệu thí nghiệm được tích lũy và phát triển thêm các mô đun tính toán để mô phỏng cọc SCP trong các trường hợp: cọc đơn, cọc có cốt cứng, nhóm cọc hoặc khối đắp trên nền cọc được công bố trong các tài liệu: [43], [4], [60], [64], [67], [71], [73], [80]

Tại Việt Nam, mặc dù giải pháp cọc SCP được sớm đưa vào ứng dụng, tuy nhiên chủ yếu là ở các dự án, các phương pháp tính được áp dụng từ Nhật Bản nên những công bố kết quả nghiên cứu còn hạn chế Các tài liệu [9], [12], [13], [14], [15] chủ yếu giới thiệu công nghệ, nêu các ứng dụng từ các phương pháp tính đã có cho các dự án thực tế

Năm 2011, [17] Phùng Vĩnh An giới thiệu kết quả nén tĩnh cọc đơn và nhóm cọc đất gia cố xi măng theo công nghệ Jet grouting và mô phỏng số để nghiên cứu Tiêu chuẩn TCVN 9403:2012 [20] nêu phương pháp tính toán cho cọc SCP để gia cố nền, với quan điểm tính toán xem cọc và nền là khối đồng nhất và áp dụng chủ yếu cho mục đích ổn định nền đường và khối đắp cao

Nhận xét: Các tài liệu xuất bản trong và ngoài nước nước về cọc SCP tập

trung chủ yếu trong ứng dụng xử lý, cải tạo nền đất yếu Kết quả theo phương pháp của Giáo sư Bengt Broms được xem là khá toàn diện trong tính toán cọc đất, vôi gia

cố xi măng cải tạo nền đất yếu Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu ứng dụng cọc SCP trong ý nghĩa chịu lực cho móng công trình còn khá hạn chế Vấn đề cọc SCP

làm việc như cọc hay là một giải pháp gia cố nền chưa được thống nhất Các vấn đề

về cơ chế truyền tải, huy động sức kháng của cọc đơn và nhóm cọc SCP là cần thiết

phát triển nghiên cứu Việc lựa chọn phương pháp mô hình hóa cho cọc đơn, nhóm

cọc phải phù hợp với thực tiễn ứng dụng Mô hình thí nghiệm tỷ lệ thực và mô phỏng số 3D được lựa chọn để nghiên cứu sự vận động ứng suất, biến dạng trong cọc, phục vụ phân tích xác định hệ số sức chịu tải, hệ số nhóm cọc Kết quả góp phần áp dụng trong tính toán, thiết kế SCP chịu lực cho móng công trình

1.2 VỀ ĐẶC TÍNH CƯỜNG ĐỘ CỦA VẬT LIỆU CỌC ĐẤT XI MĂNG Đặc tính cường độ là một trong nhiều chỉ tiêu cơ học của vật liệu đất gia cố xi

măng Đặc tính này gắn liền với mục đích ứng dụng, phương pháp tính áp dụng cho cọc SCP Cường độ vật liệu cọc chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như điều kiện đất nền, hàm lượng xi măng, nhiệt độ môi trường xung quanh, tỷ lệ nước/xi măng, thành phần hạt của đất, điều kiện trộn, hàm lượng hữu cơ…[39], [60]

Các chỉ tiêu cường độ của vật liệu cọc SCP bao gồm: cường độ nén nở hông qu, cường độ chịu uốn qb, cắt trực tiếp, kéo Đối với cọc SCP chịu lực, cường độ chịu nén qu và chịu uốn qb là hai nhân tố chính đáp ứng cho khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang của cọc

1.2.1 Cường độ nén nở hông q u

Cường độ chịu nén nở hông qu là cường độ lớn nhất đạt được khi nén mẫu bằng máy nén không hạn chế nở hông trên mẫu hình lập phương hoặc mẫu hình trụ Các giá trị tải trọng, ứng suất, biến dạng thu được từ thí nghiệm là những thông số quan trọng để đánh giá chất lượng của vật liệu cọc SCP

Cường độ nén nở hông qu của vật liệu đất gia cố xi măng được nghiên cứu và công bố nhiều tại các nước Thụy Điển, Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam v.v Một số dự án tiêu biểu được thể hiện trong bảng 1.1 và bảng 1.2

Bảng 1.1 Một số dự án ngoài nước dùng cọc SCP và cường độ q u đạt được

Dự án Loại đất/ hàm lượng

xi măng

Cường độ qu đạt được

ax=300kg/m3, N/X=1,0

Trung bình

qu28> 1,517MPa, qunhỏ nhất đạt trên 0,69MPa

Shiells et al (2003);

Lambrechts et al (2003);

Central Artery

Project, Boston,

MA, Mỹ[46]

Trộn ướt: đất sét yếu chứa hữu cơ,

ax=220-300kg/m3, N/X=0,9

Trung bình

qu56>2,1MPa, lớn nhất

56 ngày đạt đến 6,9MPa, mẫu khoan

McGinn and O’Rourke (2003); Maswoswe

qu28 đạt cao nhất đến 4MPa, thấp nhất đạt trên 1,8MPa

Niina et al., (1981) CDIT (2002)

Bảng 1.2 Giá trị q u của cọc SCP một số dự án tại Đà Nẵng – Quảng Nam

Stt Dự án/năm Loại đất/ hàm lượng

xi măng

Cường độ qu đạt được

Tham khảo

01 Vĩnh Trung Plaza: 9

và 17 tầng, năm

2005

Trộn ướt: đất cát và cát pha, ax=350kg/m3(N/X=0,6)

qu 28 ngày đạt từ 4,8 đến 13,1 MPa, mẫu khoan

Công ty

CP Đức Dung

02 Chung cư Đại Địa

Bảo: 9 tầng, năm

2009

Trộn ướt: đất cát và cát pha, ax=300kg/m3(N/X=0,6)

qu 28 ngày đạt từ 3,73 đến 14,7 MPa, mẫu khoan

Công ty

CP Đức Dung

03 Khách sạn Sanouva:

17 tầng, năm 2011

Trộn ướt: đất cát và cát pha, sét pha

ax=300kg/m3 (N/X=0,6)

qu 28 ngày đạt từ 1,07 đến 12,6 MPa, mẫu khoan

qu 28 ngày đạt từ 1,6 đến 9,6 MPa, mẫu khoan

Tác giả

1.2.2 Cường độ uốn q b

Cường độ chịu uốn qb (Bend Strength) là khả năng của vật liệu chống tại biến dạng uốn dưới tác dụng của lực Thường được thực hiện trên mẫu có mặt cắt ngang hình tròn hoặc hình chữ nhật và thực hiện gia tải uốn bằng kỹ thuật ba điểm đến khi

mẫu bị phá hoại uốn gãy

Thí nghiệm khả năng kháng uốn của mẫu đất gia cố xi măng được chế tạo trong phòng thí nghiệm Chỉ tiêu này có ý nghĩa quan trọng để kiểm tra độ bền chống uốn của cọc Theo [39], [60], Terashi và nhóm nghiên cứu đối với đất sét yếu Kawaski với chất gia cố là vôi và xi măng, kết quả cho được cường độ uốn qb=(0,1-0,6)qu

1.2.3 Mô đun đàn hồi E 50

Mô đun đàn hồi đặc trưng cho sức

chống biến dạng đàn hồi của vật liệu

khi nén dọc trục, được xác định bởi tỷ

số giữa ứng suất pháp  và biến dạng

tương đối tương ứng  [11]

Đối với vật liệu đất gia cố xi măng thường sử dụng là mô đun đàn hồi cát tuyến ký hiệu là E50 Tức là xác định ứng với ứng suất pháp bằng 50% cường độ qucủa vật liệu cọc chia cho biến dạng tương ứng 50 trên biểu đồ qu-.

Cần lưu ý rằng trị số E50 là mô đun cát tuyến, còn mô đun đàn hồi tiếp tuyến

Emax là trị số mô đun lớn nhất ứng với trị số biến dạng nhỏ hơn 0.001%

Đối với cọc được thi công theo phương pháp khô, trị số mô đun đàn hồi E50

bằng từ 56 đến 180 cho cột vôi/xi măng, và bằng 65 đến 250 cho cột xi măng [31], [78] Trên cơ sở các thí nghiệm mẫu trong phòng cho ba loại đất gia cố theo phương pháp trộn khô, Jacobson et al, (2003) [53] chỉ ra trị số E50 xấp xỉ bằng 75 lần qu Đối với đất gia cố xi măng theo phương pháp trộn ướt và thí nghiệm mẫu trong phòng, theo kết quả nghiên cứu ở Nhật Bản, trị số mô đun đàn hồi E50 bằng từ

350 đến 1000 lần cường độ nén nở hông qu trong đất sét (Kawasaki et al., 1981) [39], [60] Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây công bố thì trị số E50 bằng từ 100 đến 250 lần qu (Futaki et al, 1996) cho đất sét với lượng nước/xi măng bằng 1

Bảng 1.3 Một số kết quả nghiên cứu về tương quan giữa E 50 và q u

Phương pháp/chất gia cố E50 Nguồn tham khảo

Trộn khô vôi/xi măng

Trộn khô/ xi măng E50=(65÷250)qu

E50=300qu

Baker (2000); Broms (2003)[77] Navin and Filz (2005)[49]

Yin and Lai, (1998)[80]

Navin and Filz (2005)[49]

1.2.4 Cường độ trong phòng thí nghiệm và hiện trường

Do điều kiện trộn tại hiện trường không thuận lợi như trong phòng nên cường

độ hiện trường của đất được gia cố thường thấp hoặc cao hơn so với cường độ trong phòng Theo [39], [60] thì cường độ hiện trường bằng từ 1/2 đến 1,5 cường độ trong phòng thí nghiệm Một số trường hợp cường độ hiện trường cao hơn do đặc điểm

độ chặt của đất ở những vị trí khác nhau trong nền, tính không đồng nhất của đất và

sự phân phối không đều xi măng trong quá trình phun vữa, vận tốc lên xuống của mũi khoan và số vòng xoay của cánh trộn tạo cọc không đều nhau

Hình 1.11 Dạng phá hoại ép vỡ đầu cọc

1.2.5 Nhận xét

Giá trị cường độ của vật liệu cọc sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải theo

vật liệu của cọc, ảnh hưởng đến phương pháp tính toán xem cọc SCP làm việc như cọc hay là giải pháp gia cố nền Những kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị qu, qb,

E50 thay đổi trong phạm vi khá rộng ứng với các khu vực sử dụng, hàm lượng xi măng, phương pháp trộn, loại đất khác nhau Như vậy đối với các trường hợp đất nền cụ thể, cần phát triển các nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc đất gia

cố xi măng Đây cơ sở để đánh giá sức chịu tải theo vật liệu cọc và áp dụng phương pháp tính toán cho phù hợp, đặc biệt là hướng đến cọc SCP ứng dụng chịu lực

1.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG 1.3.1 Khả năng chịu tải của cọc đơn

Sau khi đất được trộn với xi măng và hình thành cường độ, tạo ra cọc SCP trong nền đất Sức chịu tải của cọc đơn bao gồm sức chịu tải theo vật liệu cọc và sức chịu tải theo đất nền Cơ chế các dạng phá hoại của cọc SCP như hình 1.10

c Phá hoại do lún

Hình 1.10 Các dạng phá hoại vật liệu cọc đất xi măng

Các dạng phá hoại ép vỡ đầu cọc và

phá hoại cắt xảy ra khi sức kháng của vật

liệu cọc không đủ chịu sức ép của tải

trọng ngoài, do vậy một số trường hợp

dạng phá hoại là những vết nứt dọc thân

cọc trong phạm vi đầu cọc như hình

1.10a và 1.11 [56] Một số trường hợp có