Xem xét các vấn đề xây dựng móng cọc gần các công trình đang được sử dụng. Hiệu quả của kỹ thuật hạ cọc được nghiên cứu. Xác định mức độ ảnh hưởng của tác động rung từ việc đóng ép cọc đại trà cạnh công trình đã xây dựng. Đề xuất biện pháp làm giảm tác động rung đến công trình.
Giảm lún cho cơng trình lân cận ảnh hưởng q trình thi cơng đóng, ép cọc Reducing subsidence of adjacent structures due to the impact of the construction process of the pile driving and pressing Phạm Minh Đức Tóm tắt Xem xét vấn đề xây dựng móng cọc gần cơng trình sử dụng Hiệu kỹ thuật hạ cọc nghiên cứu Xác định mức độ ảnh hưởng tác động rung từ việc đóng ép cọc đại trà cạnh cơng trình xây dựng Đề xuất biện pháp làm giảm tác động rung đến cơng trình Abstract Issues of the construction of pile foundations near the existing buildings are considered The extent of influence of impact due to piles driving on the buildings is determined Methods of reduction of vibration impacts on buildings are offered 1.Mở đầu Thực tiễn công tác thi cơng cọc cho kết cấu móng sâu công trường xây dựng cho thấy rằng, biện pháp thi công hạ cọc thực thi theo phương pháp đóng ép gây ảnh hưởng tới cơng trình lân cận Có thể làm biến dạng làm hư hại cơng trình sử dụng, chí có trường hợp cơng trình cũ lẫn cơng trình bị biến dạng, mà phần nhiều q trình thi cơng cọc gây Sự đa dạng điều kiện địa chất địa điểm xây dựng, đặc biệt thành phố, nơi mà đất dễ bị vô số tác động khác nhau, để làm giảm tác động tiêu cực khó khăn Bởi việc vạch cách tổng quát biện pháp kỹ thuật thi cơng nói chung cho q trình đóng hay ép cọc cần nghiên cứu thêm số vấn đề bổ xung liệu nhằm đạt hiệu mong muốn Nhiều trường hợp thiếu phân tích tổng hợp, tất vấn đề khó khăn dẫn tới việc kéo dài thời gian trình xây dựng, việc tiến hành khảo sát địa chất, kết thúc bàn giao cơng trình tổ chức khai thác cơng trình, có kể đến việc khắc phục hậu xấu thi công xây dựng giai đoạn thi công kết cấu ngầm [1-3] Một số nghiên cứu Từ nhận định thông qua tượng gây lún, nứt dẫn đến hư hại cho cơng trình lân cận gặp thi công cọc công trường, tiến hành thực công việc đo đạc, khảo sát trường thi công cho biện pháp thi công hạ cọc khác nhau, với loại cọc đất thực tế Các kết nghiên cứu gồm công việc khảo sát, đo đạc thực tế cộng với việc tính tốn so sánh theo lý thuyết địa kỹ thuật, đánh giá ảnh hưởng q trình thi cơng hạ cọc tới cơng trình lân cận kiến nghị phương pháp thi cơng phù hợp Những cơng việc cần khảo sát: • Xác định mức độ ảnh hưởng dao động đất đóng cọc cơng trình liền kề; • Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số kỹ thuật thiết bị đóng cọc, hình dạng kích thước cọc đến mức độ rung động cơng trình liền kề; • Khảo sát tính chất chịu lực cọc bê tông cốt thép dài 8;10 12 m với tiết diện 0,3x 0,3 m, hạ vào lớp đất yếu; • Đánh giá hiệu việc sử dụng khoan dẫn hạ cọc vào đất yếu; • Khảo sát việc đóng ép cọc bê tông cốt thép vào đất yếu với cơng trình liền kề; • Xác định khoảng cách an tồn q trình thi cơng cọc; • Nghiên cứu biện pháp giảm tải trọng động tác dụng lên cơng trình xung quanh; • Nghiên cứu biện pháp đảm bảo cơng trình xung quanh sử dụng chức ThS Phạm Minh Đức Bộ môn Công nghệ Tổ chức thi công Khoa Xây dựng ĐT: 0915083368 Ngày nhận bài: 15/5/2016 Ngày sửa bài: 24/5/2016 Ngày duyệt đăng: 05/5/2020 Các nhà khoa học Nga thực khảo sát với 20 cơng trình nhà 17 - 22 tầng xây chen thành phố Khim-ki Theo mục 4.8 TC Nga 50-102-2003 “Thiết kế thi công móng cọc” [4] đóng cọc tiến hành đánh giá ảnh hưởng tải trọng tác động lên cơng trình xung quanh Trong trường hợp cần thiết phải đo thông số dao động đất công trình Theo điều kiện động học, khoảng cách an tồn r tính từ nơi hạ cọc đến cơng trình liền kề không nhỏ 25m [1] Nếu khoảng cách r so với cọc hạ gần nhỏ 25m, khoảng cách an toàn cho phép xác định dựa vào điều kiện, vận tốc tính tốn dao động theo phương đứng móng (ký hiệu V, đơn vị cm/s) không vượt giá trị cho phép theo quy định, tùy thuộc đặc điểm kết cấu tình trạng xếp hạng cơng trình [4] Trong trường hợp cần thiết, khoảng cách an tồn cho phép tính tốn xác S¬ 38 - 2020 71 KHOA HC & CôNG NGHê da vo thông số đo dao động cơng trình hạ cọc thử Lấy thí dụ, công trường thi công mà khoảng cách cơng trình xây dựng nhà cao tầng bê tơng cốt thép tồn khối với cơng trình liền kề nhà lắp ghép nhà gạch (từ 1-2 tầng) r < 25m, đất phần móng cơng trình liền kề cát chặt vừa đất sét pha với độ sệt 0,5 ≤ IL≤ 0,75 [4] Trong trường hợp này, giá trị cho phép vận tốc dao động V nên nhỏ 1,5 cm/s Khảo sát phát rằng, đất cơng trình bị nén chặt qua nhiều năm tháng sử dụng, chịu nhiều tải trọng khác nhau, địa tầng ngậm nước khơng đều, xem qua mắt thường khơng nhận thấy biến dạng vết nứt kết cấu cơng trình Khảo sát tiến hành tiếp tục số cơng trình xây dựng khác mà phía bề mặt (các) lớp đất đắp có nguồn gốc khác nhau, độ dày lớp đất khác từ 0,5 đến 12,5 m Các lớp đất nằm độ sâu hạ cọc khoảng 25m bao gồm lớp đất cát cát pha độ sệt từ chảy đến cứng Ngoài chiều dày đôi chỗ gặp đất sét cứng nửa cứng, cát hạt to hạt trung trạng thái chặt chặt vừa, thường bão hòa nước (cho biện pháp đóng ép cọc), sau: - Thực cơng tác đóng cọc với búa đóng diezen C-330, cọc thử nghiệm cọc bê tơng cốt thép có chiều dài 8m; 10m 12 m với kích thước tiết diện 0,3x 0,3m Vận tốc dao động móng cơng trình lân cận V (cm/s) tính theo: V = 2πλδ (1) đó: δ λ - biên độ tần số dao động, xác định thực nghiệm thí nghiệm đóng cọc - Trong trường hợp việc đóng cọc cho cơng trình xây gây xung động bất lợi cho cơng trình lân cận khu vực thi cơng, ta sử dụng biện pháp ép cọc với giá trị lực ép cần thiết F(kN) xác định: F ≥ KVFd (2) đó: KV hệ số điều kiện làm việc 1,2 vận tốc hạ cọc đạt đến 3m/phút; Fd khả chịu lực cọc hạ xuống độ sâu khác (kN) a Với cọc hạ phương pháp đóng: - Trường hợp đóng cọc thơng thường (khơng khoan dẫn) Máy đóng cọc lựa chọn theo điều kiện thực tế thi cơng, độ cao giá búa tương thích với chiều dài cọc (hoặc đoạn cọc) cần đóng Chọn loại búa đóng cọc theo đặc điểm địa kỹ thuật lớp đất mà cọc xuyên qua: tỷ số khối lượng búa đóng Qbúa khối lượng cọc qcọc, trị số động E hệ số thích dụng K… công trường xây dựng thực tế Khi trình thi cơng diễn ra, tiến hành đo đạc thông số dao động đất bề mặt từ 10 - 12 điểm khu vực thi công Khi đo ba thành phần chuyển vị, máy đo chấn động đặt lên đất giá đỡ chuyên dụng Các thông số dao động đo cọc xuống tương ứng 0,5m chiều sâu hạ cọc cách đóng Ngồi chuyển vị, ta cần đo vận tốc, gia tốc chuyển dịch đất Vận tốc lan truyền đặc trưng động sóng lan truyền đất Trong trình khảo sát đó, rút mối quan hệ chuyển vị đất chiều sâu hạ cọc với điều kiện địa chất mà cọc xuyên qua khác nhau, cọc nhân tố chuyển xung động búa đóng thành sóng dao động đàn hồi đất Thực tế khảo 72 sát rằng, thông số dao động đất phụ thuộc chiều sâu hạ cọc Có thể nhận thấy quy luật thay đổi biên độ chu kỳ trội chuyển vị với việc tăng độ sâu hạ cọc Trong khoảng cách từ mặt đất tự nhiên tới chiều sâu 10m hạ cọc khảo sát, giá trị biên độ dịch chuyển đo cho thấy: biên độ dịch chuyển đóng cọc độ sâu đóng từ 3m – 6m (so với cốt tự nhiên) có giá trị lớn Tiếp tục đo theo chiều sâu hạ cọc tăng thêm, trị số biên độ dao động có thay đổi giá trị, tăng lên (có lúc gấp 2-3 lần) giảm tùy thuộc cấu trúc đất địa tầng mà cọc xuyên qua Nhiều nghiên cứu lý thuyết cho rằng, tăng chiều dài nguồn tuyến tính biên độ chuyển vị bán khơng gian giảm xuống [4] Vì đóng cọc (tùy theo thơng số kỹ thuật thi công điều kiện đất công trường xây dựng) giá trị biên độ chuyển vị đo từ lúc bắt đầu đóng cọc độ sâu 3- m giảm dần ma sát thành bên cọc đất cộng với sức kháng xuyên mũi cọc chưa lớn thể tích cọc lúc chưa chiếm nhiều thể tích lỗ rỗng đất (tính khơng liên tục tiếp xúc cọc đất) Khi tăng dần chiều sâu hạ cọc tức làm giảm giá trị độ rỗng đất cọc tiếp xúc, cọc làm việc nguồn tuyến tính Tiến hành so sánh kết nhận thay đổi thông số rung động tùy theo độ sâu đóng cọc loại đất khác nhau, cụ thể: khu vực thi công, sử dụng biện pháp đóng liên tục loại cọc có chiều dài 12m (hoặc lớn hơn) hết chiều sâu cọc, nhận thấy: lớp cát cát pha, tăng thêm chiều sâu đóng cọc xảy tăng biên độ cực đại chuyển vị sụt giảm chu kỳ trội kết thúc cơng tác đóng cọc (tức mức độ chuyển dịch đất lớn cọc xuống sâu) Còn lớp đất sét, mức độ chuyển dịch đất lại xảy ngược lại độ sâu đóng cọc từ 3-6m (so với cốt nền), giá trị chuyển dịch lớn Trên cơng trường thi cơng xây dựng, biện pháp thi cơng lý đó, việc nghỉ (dừng thi công tạm thời) trường hợp đất đất loại sét đưa đến gia tăng mức độ chuyển dịch đất sau tiếp tục tiến hành thi cơng Vì đất loại sét xảy tượng phục hồi nhanh chóng liên kết cấu trúc bị phá hủy đóng cọc hạt đất, làm tăng ma sát thành bên cọc đóng (hiện tượng mút cọc) Khi tiếp tục đóng, để cọc xuống được, cần phải tăng thêm động búa đóng làm tăng thêm phần lượng phân tán đất dạng sóng dẫn đến tượng nêu Có thể tạm thời qui ước mức độ đặc trưng rung động đất xung quanh khu vực thi cơng đóng cọc khơng trực tiếp phụ thuộc vào phần lượng búa đóng, truyền từ cọc tới đất phân tán dạng sóng Chính thế, nhiều khu vực cọc đóng có vị trí nằm vào cạnh bên cơng trình hữu, quan tâm chủ yếu dành cho kết tính tốn lượng dao động đất gây công tác thi công việc cần thiết phải xác định lượng dao động truyền từ đất vị trí khu vực thi cơng cơng trình lân cận hữu Theo mức độ đặc trưng lan truyền sóng chấn động đất, đánh giá nguy hiểm ảnh hưởng dao động cơng trình kế bên Trong trường khu vực thi công, phần bãi cọc đóng (tạm gọi phạm vi cọc xét), tiếp tục đóng thêm cọc khảo sát nguồn dao động thêm vào Thí nghiệm cho ta biết kết sau [2]: - Khi nguồn dao động đặt phạm vi cọc, dao động đất khu vực yếu phạm vi cọc không bị cản trở cọc, tương ứng với đất có độ chặt khác TP CH KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG Giá trị biên độ chuyển vị đất dao động phạm vi cọc vào khoảng 0,7 - 0,9 lần so với giá trị biên độ chuyển vị không bị cản trở cọc đất - Khi nguồn dao động đặt biên bãi cọc, đất loại xốp, biên độ chuyển vị dao động tăng lên trung bình 15%, cịn đất chặt giảm xuống trung bình 10% so với dao động đất trước đóng cọc Mức độ dao động bãi cọc đất với hệ số độ rỗng 0,6 – 0,95 đóng cọc biên bãi cọc tăng lên so với dao động đất bãi cọc Các thí nghiệm cho thấy rằng, trước đóng cọc, đất vật liệu tổng hợp việc hình thành từ đất cọc đóng, có đặc tính hấp thụ đặc trưng biến dạng khác lớn Mặt khác, mơi trường đất có nhiều lỗ rỗng bị nén chặt dao động phân tán diện tích lớn mơi trường đất chặt (ít lỗ rỗng hơn) Từ thấy rằng, cọc đóng vào đất làm chặt trước đóng cọc, dao động tắt dần phân tán theo phạm vi cọc giảm xuống theo độ sâu đất cọc đóng vào đất Tỉ số khác hai trình bao trùm tất kết nhận q trình thí nghiệm Trong trường hợp này, sóng đàn hồi khu vực thi công cọc gây dao động truyền vào làm cho đất dao động theo, mức động dao động đất bãi cọc đóng ln thấp gần khu đất trước đóng cọc vào đất Đồng thời biên phân cách “đất – phạm vi cọc” có xuất sóng phản xạ khúc xạ (sau tính tốn, khảo sát), phần lượng sóng phản xạ quay trở lại đất Nếu nguồn dao động xét thi cơng đóng cọc biên khu vực bãi cọc, sóng hình thành vật liệu hỗn hợp cọc đất bãi cọc xét phân tán toàn khảo sát, bãi cọc, quan sát thấy mức độ dao động cao làm nén chặt đất lượt đầu tiên, quan trắc giảm dao động gây phân tán lượng khu vực cọc đóng - Trường hợp cọc đóng vào lỗ khoan dẫn Q trình khảo sát cho thấy, đóng cọc vào lỗ khoan dẫn (ở độ sâu 3-6m), khơng có xuất giá trị ma sát thành bên cọc đất Lúc cọc, với mức độ xuyên thấu, nguồn phát sinh sóng rung động lan truyền đất Trong q trình đóng cọc, với loại cọc có tiết diện ngang khác nhau, sức chịu tải đất cọc đóng tăng cọc đóng sâu nhiều thêm mặt thi công Xét theo giá trị sức kháng mũi cọc ma sát thành bên cọc, tỷ lệ thuận với việc tăng kích thước tiết diện ngang Khi đó, sức chịu tải cọc mặt bên tăng lên nhờ tăng diện tiếp xúc với đất nền, nhờ việc thể tích cọc lấn át đất tạo nên áp lực pháp tuyến lớn lên bề mặt cọc mà dẫn đến việc gia tăng thêm sức kháng đất cọc đóng (ở mặt bên) theo tiến trình thi cơng T¿i lièu tham khÀo Ганичев И.А Устройство искусственных сооружений и фундаментов М Стройиздат, 1981г Результаты исследования особенностей забивки свай вблизи зданий в сложных грунтовых условиях В.Г.Щерба, В.Г Козьмодемьянский и др Промысленное и гражданское строительство 2009г №1 Sử dụng biện pháp thi cơng đóng cọc lỗ khoan dẫn, tác động động tiêu cực đóng cọc giảm khơng có (hoặc có khơng lớn) giá trị ma sát thành bên Cùng với việc sử dụng búa có trọng lượng búa lớn, tương ứng với chiều cao rơi búa nhỏ Thực tế cho thấy, đóng cọc vào lỗ khoan dẫn có chiều sâu 6m, đường kính 169mm thành công việc giảm biên động chuyển vị đất khoảng -2,2 lần so với không sử dụng khoan dẫn Việc giảm chiều cao rơi búa khoảng 1,5 – 2m tới đầu cọc cho phép làm giảm biên độ chuyển vị đất đến 1,3 lần b Cọc hạ phương pháp ép lỗ khoan dẫn Loạt thí nghiệm thứ tiến hành với cọc ép hố khoan dẫn Các thí nghiệm thực xây dựng tòa nhà loại 17 tầng, 84 hộ, bê tơng tồn khối, khoảng cách xét 25m từ cơng trình xây dựng tới tòa nhà tầng, tầng hầm xây từ năm 1990 việc hạ cọc thực máy ép cọc Khác với cọc đóng, phương pháp ép không gây tải trọng động lên khối đất, mức độ rung động yếu Các nghiên cứu thực tế thi công cho thấy với cọc ép thực hố khoan dẫn, tuân thủ kỹ thuật thi cơng cần thiết, loại bỏ nhiều khả lún thêm móng tịa nhà hữu bên cạnh ép cọc Do khuyến cáo sử dụng kỹ thuật xây dựng móng cọc cơng trình đất yếu tất dạng trạng thái đất khác phải đảm bảo giữ nguyên trạng thái ổn định cơng trình kiến trúc cũ sử dụng 3.Kết luận: Thông qua việc nghiên cứu, đưa số kết luận: - Khi sử dụng phương pháp đóng cọc, nên đóng cọc lỗ khoan dẫn có chiều sâu từ 3m-6m từ cốt cứng làm cứng (không cần phải gia cố làm chặt trước thi công) tùy theo tính chất địa chất lớp đất cơng trường khác Ngồi ra, cần đưa biện pháp cụ thể với việc sử dụng loại búa đóng tương ứng, trị số chiều cao rơi búa… đóng cọc xuyên qua lớp đất có khác tính – lý theo suốt chiều sâu hạ cọc - Nếu ép cọc, cần xem xét đưa trị số lực ép cọc thay đổi xuyên qua địa tầng điều chỉnh tốc độ xuyên phù hợp Và để loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng xấu đến cơng trình lân cận biện pháp ép lỗ khoan dẫn độ sâu 6m phía mặt đất đem lại hiệu kỹ thuật tốt - Cần ý tới trình tự, thời điểm thi cơng cọc cho biện pháp đóng, ép cọc thực thi cơng cọc đại trà cơng trình xây dựng hàng cọc biên giáp với cơng trình cũ lân cận Tùy thuộc tình hình lớp đất khu vực thi công loại đất cứng hay mềm./ Анализ опыта неудачного устройства свайного фундамента И.В.Аверин, К.М Абелев и др Промысленное и гражданское строительство 2009г №2 СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов S¬ 38 - 2020 73 ... tồn ảnh hưởng xấu đến cơng trình lân cận biện pháp ép lỗ khoan dẫn độ sâu 6m phía mặt đất đem lại hiệu kỹ thuật tốt - Cần ý tới trình tự, thời điểm thi cơng cọc cho biện pháp đóng, ép cọc thực thi. .. rung động yếu Các nghiên cứu thực tế thi công cho thấy với cọc ép thực hố khoan dẫn, tuân thủ kỹ thuật thi cơng cần thi? ??t, loại bỏ nhiều khả lún thêm móng tịa nhà hữu bên cạnh ép cọc Do khuyến cáo... bất lợi cho công trình lân cận khu vực thi cơng, ta sử dụng biện pháp ép cọc với giá trị lực ép cần thi? ??t F(kN) xác định: F ≥ KVFd (2) đó: KV hệ số điều kiện làm việc 1,2 vận tốc hạ cọc đạt