Nghiên cứu, phân tích - tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo lý thuyết và theo thí nghiệm hiện trường

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu kết trình bày luận văn thật, có nguồn gốc rõ ràng chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả Đinh Hoàng Hải i LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành thành cố gắng, nỗ lực giúp đỡ tận tình thầy môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội, đặc biệt hướng dẫn khoa học thầy TS Nguyễn Văn Lộc Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn, tận tâm hướng dẫn suốt trình từ lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương đến hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Địa kỹ thuật, Khoa Cơng trình giúp đỡ tạo điều kiện tác giả hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Đinh Hoàng Hải ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC VÀ MÓNG CỌC 1.1 Khái niệm chung cọc móng cọc: .3 1.2 Khái quát cọc khoan nhồi 1.3 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi: 1.3.1 Phương pháp khoan dùng ống vách: .5 1.3.2 Phương pháp khoan không dùng ống vách: 1.3.3 Các bước thi công cọc khoan nhồi: 1.3.3.1 Chuẩn bị: 1.3.3.2 Dung dịch khoan: .9 1.3.3.3 Tạo lỗ khoan: 10 1.3.3.4 Gia công hạ lồng thép: 11 1.3.3.5 Vệ sinh hố khoan: .13 1.3.3.6 Đổ bê tông: .15 1.4 Kết luận chương I: 16 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CỌC VÀ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI .17 2.1 Khái niệm sức chịu tải cọc đơn 17 2.2 Tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo độ bền vật liệu 17 2.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo đất 19 2.4 Phương pháp thí nghiệm cọc trường: 35 2.5 Kết luận chương 2: 42 CHƯƠNG TÍNH TỐN ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH BỆNH VIỆN MẮT Ở THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG .44 3.1 Giới thiệu cơng trình 44 3.2 Tính tốn loại tải trọng tác dụng lên cơng trình tính tốn nội lực cho chân cột 49 3.3 Phân tích đề xuất phương án móng .52 3.3.1 Phương án móng nơng thiên nhiên 52 iii 3.3.2 Phương án móng sâu – móng cọc 52 3.3.2.1 Cọc khoan nhồi 53 3.3.2.2 Cọc barrette : 53 3.3.2.3 Cọc bê tông ứng suất trước : 54 3.4 Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi .55 3.4.1 Chọn loại móng cọc vật liệu làm cọc .55 3.4.1.1 Chọn loại móng cọc 55 3.4.1.2 Chọn kích thước cọc đài cọc 55 3.4.2 Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc 56 3.4.3 Xác định sức chịu tải cọc theo đất : .57 3.4.3.1 Theo Meyerhof : 57 3.4.3.2 Theo TCXD 197- 1997 : 57 3.4.4 Xác định số lượng cọc 58 3.3.4.1 Xác định số lượng cọc cột điển hình 58 3.4.4.2 Bố trí cọc .59 3.4.5 Kiểm tra khả chịu tải cọc .60 3.4.6 Kiểm tra móng cọc theo trạng thái giới hạn cường độ 62 3.4.7 Kiểm tra độ lún móng cọc .66 3.5 Xác định sức chịu tải cọc theo thí nghiệm trường 70 3.6 Sử dụng phần mềm Geoslop tính tốn sức chịu tải cọc 75 3.6.1 Trường hợp tính tốn 75 3.6.2 Tính ứng suất biến dạng cho móng cọc theo modul SIGMA/W .77 3.7 Phân tích kết tính nhận xét 83 3.8 Kết luận chương 84 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .85 Kết luận kiến nghị 85 Một số điểm tồn .85 Hướng nghiên cứu 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo móng cọc .3 Hình 1.2 Mơ q trình thi cơng cọc khoan nhồi Hình 1.3 Thi cơng cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách Hình 1.4 Ống vách thực tế thi công .6 Hình 1.5: Thi cơng cọc khoan nhồi khơng dùng ống vách Hình 1.6: Phương pháp khoan gầu Hình 1.7: Thi cơng cọc khoan nhồi Hình 1.8: Lồng thép hồn chỉnh .12 Hình 1.9: Vệ sinh lỗ khoan 15 Hình 2.1: Gia tải kích thủy lực, dùng cọc neo làm phản lực 35 Hình 2.2: Gia tải kích thủy lực, dùng dàn chất tải đối trọng làm phản lực 36 Hình 2.3 Quan hệ tải trọng độ lún cọc .36 Hình 2.4: Mơ hình thí nghiệm Osterberg 37 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý thử động biến dạng lớn PDA 39 Hình 3.1: Mặt tầng tịa nhà bệnh viện 41 Hình 3.2: Mặt cắt đứng tịa nhà theo phương ngắn .46 Hình 3.3 : Mặt cắt địa chất khu vực xây dung bệnh viện 47 Hình 3.4 : Mơ mơ hình tịa nhà bệnh viện Sap 49 Hình 3.5 : Số thứ tự chân cột Sap2000 50 Hình 3.7 : Mặt cắt móng cọc đất 55 Hình 3.8 : Bố trí cọc đài cọc 60 Hình 3.9: Bố trí móng cọc cho tồn cột cơng trình .60 Hình 3.10: Sơ đồ khối móng quy ước đài cọc 63 Hình 3.11a Biểu đồ quan hệ độ lún tải trọng tác dụng lên cọc .73 Hình 3.11b Biểu đồ quan hệ độ lún thời gian tác dụng lực 74 Hình 3.12 Sơ đồ tính lún cho móng cọc .77 Hình 3.13 Phác họa sơ đồ tính Sigma/W .78 Hình 3.14 Sơ đồ mơ hình tính tốn toán 79 Hình 3.15: Kiểm tra lỗi tốn 80 v Hình 3.16 : Chạy tốn 80 Hình 3.17 Lưới chuyển vị 81 Hình 3.18 Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng 81 Hình 3.19 Đường đẳng chuyển vị ngang 82 Hình 3.20: Giá trị độ lún điểm tâm móng 82 Hình 3.21 Biểu đồ chuyển vị theo phương Y .83 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng xác định hệ số k tc 19 Bảng 2.2 Sức kháng ma sát thành cọc đất f i 20 Bảng 2.3 Hệ số m f 21 Bảng 2.4- hệ số công thức (2.4) 22 Bảng 2.5- Trị số q p 23 Bảng 2.6 Bảng xác định hệ số K c α theo loại đất 27 Bảng 2.7 Hệ số điều kiện làm việc cọc đất γ cf .32 Bảng 2.8 - Các hệ số α1, α2 , α3 α4 công thức (2.24) 33 Bảng 2.9 Cường độ sức kháng q b , đất dính mũi cọc nhồi .34 Bảng 3.1 : Kích thước nhà dự án: 45 Bảng 3.2 : Bảng tiêu lí có từ thí nghiệm 48 Bảng 3.3: Kết tính tốn nội lực chân cột từ phần mềm Sap2000v14 .50 Bảng 3.4: Tính ứng suất tâm móng .68 Bảng 3.5: Biểu ghi số liệu thí nghiệm 6872 vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Những năm gần đây, với phát triển chung đất nước, tòa nhà cao tầng xuất ngày nhiều Việt Nam Giải pháp cọc khoan nhồi coi giải pháp móng hiệu để chịu lực cho cơng trình lớn.Vì vậy, cọc khoan nhồi ngày áp dụng Việt Nam Ước tính hàng năm nước ta thi cơng từ 50000 – 70000 mét dài cọc khoan nhồi Hiện nay, có nhiều đề tài nghiên cứu cọc khoan nhồi, đề tài nghiên cứu xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi khâu quan trọng Để dự báo sức chịu tải cọc khoan nhồi sử dụng nhiều phương pháp khác theo tiêu lý đất nền, tiêu cường độ đất hay theo kết xuyên tiêu chuẩn SPT Hiện nay, đề tài “Nghiên cứu, phân tích – tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo lý thuyết theo thí nghiệm trường” cần thiết, nhằm xác định hệ số hiệu chỉnh kết tính tốn theo lý thuyết dựa thực tế ứng dụng cho khu vực có địa chất tương đồng Vì việc nghiên cứu, phân tích – tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo lý thuyết theo thí nghiệm trường cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiến Mục tiêu nhiệm vụ đề tài: - Nghiên cứu mơ tính tốn sở lý thuyết kết thí nghiệm thực tế - Phân tích, so sánh đánh giá kết tính tốn lý thuyết với kết thí nghiệm thực tế, tối ưu hóa việc tính tốn sức chịu tải móng cơng trình xây dựng - Kiến nghị khuyến cáo sử dụng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Phân tích, xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo lý thuyết theo thí nghiệm trường - Ứng dụng tính tốn xử lý cho cơng trình Bệnh viện mắt Sóc Trăng Nội dung nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi, phân loại cọc khoan nhồi - Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi - Một số phương pháp xác định, kiểm tra sức chịu tải cọc thí nghiệm trường - Tính tốn ứng dụng cho cơng trình Bệnh viện mắt Sóc Trăng Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp phân tích lý thuyết: nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi - Phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo thí nghiệm - Phương pháp phần tử hữu hạn, với việc sử dụng phần mềm Geo-slope, Plaxis để phân tích, kiểm tra biến dạng Kết dự kiến đạt - Hiểu biết sở lý thuyết tính tốn móng cọc khoan nhồi - Ứng dụng tính tốn móng cọc khoan nhồi xử lý cho cơng trình Bệnh viện mắt Sóc Trăng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC VÀ MÓNG CỌC 1.1 Khái niệm chung cọc móng cọc [2] Móng cọc loại móng sâu, có tác dụng truyền tải trọng từ cơng trình tới lớp đất có cường độ lớn đầu mũi cọc xung quanh móng Móng cọc gồm phận: cọc, đài cọc đất bao quanh Cọc phận có tác dụng truyền tải trọng cơng trình lên đất mũi cọc lớp đât xung quanh Đài cọc có tác dụng tạo liên kết cọc thành khối liên kết phân bố tải trọng cơng trình lên cọc Đất bao quanh lèn chặt tiếp thu phần tải trọng cơng trình chống uốn cho cọc Hình 1.1 Cấu tạo móng cọc 1- cọc; 2- đài cọc; 3- kết cấu phần * Phân loại cọc: theo sở + Phân loại: theo tác dụng làm việc đất cọc: - Cọc chống: truyền tải trọng lên lớp đất đá có cường độ lớn, lực ma sát mặt xung quanh cọc thực tế không xuất khả chịu tải cọc phụ thuộc khả chịu tải đất đầu mũi cọc ... tài: - Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi, phân loại cọc khoan nhồi - Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi - Một số phương pháp xác định, kiểm tra sức chịu tải cọc thí nghiệm. .. Hiện nay, đề tài ? ?Nghiên cứu, phân tích – tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo lý thuyết theo thí nghiệm trường? ?? cần thiết, nhằm xác định hệ số hiệu chỉnh kết tính tốn theo lý thuyết dựa thực... việc nghiên cứu, phân tích – tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo lý thuyết theo thí nghiệm trường cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiến Mục tiêu nhiệm vụ đề tài: - Nghiên cứu mơ tính