Phân tích sức chịu tải của cọc trong quá trình thi công khoan dẫn ép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ….………………oOo….……………… NGUYỄN VĂN HUẤN PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG Q TRÌNH THI CƠNG KHOAN DẪN ÉP Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2011 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Phán Cán chấm nhận xét 1: ……………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày … tháng … năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc -oOo Tp.HCM, ngày tháng 07 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Nguyễn Văn Huấn Giới tính : Nam Ngày sinh : 01/03/1983 Nơi sinh : Đồng Tháp Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Niên khóa : 2008 MSHV : 00908544 I Tên Đề tài: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG QUÁ TRÌNH THI CƠNG KHOAN DẪN ÉP II Nhiệm vụ nội dung: • Nghiên cứu giảm ma sát bên cọc qua tứng lớp đất ảnh hưởng khoan dẫn thi cơng ép cọc • So sánh sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo cơng thức tính tốn TCXD 2051998 xác định theo thí nghiệm nén tĩnh trường • So sánh kết chuyển vị cọc mô thí nghiệm nén tĩnh phần mềm plaxis 8.2 với kết chuyển vị cọc thực nén tĩnh trường • Nghiên cứu q trình thay đổi trạng thái ứng suất đất xung quanh mũi cọc sau thi công III Ngày giao nhiệm vụ : /12/2010 IV Ngày hoàn thành /07/2011 : V Họ tên Cán hướng dẫn : PGS.TS Võ Phán CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp hồn thành khơng từ nổ lực thân học viện mà nhờ hướng dẫn tận tình q thầy cơ, đồng nghiệp bạn bè thân hữu Xin bày tỏ long biết ơn chân thành đến thầy Võ Phán, người giúp đỡ, dẫn tận tình thời gian thực Luận văn, giúp cho học viên có kiến thức hữu ích, làm tảng cho việc học tập công tác sau Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn ngành Địa kỹ thuật xây dựng nhiệt tình giảng dạy thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quý thầy mơn Địa Nền móng quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện tốt thời gian học viên thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn gia đình bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập thực luận văn Học viên Nguyễn Văn Huấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ….………………oOo….……………… NGUYỄN VĂN HUẤN PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG Q TRÌNH THI CÔNG KHOAN DẪN ÉP Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2011 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Phán Cán chấm nhận xét 1: ……………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày … tháng … năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc -oOo Tp.HCM, ngày tháng 07 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Nguyễn Văn Huấn Giới tính : Nam Ngày sinh : 01/03/1983 Nơi sinh : Đồng Tháp Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Niên khóa : 2008 MSHV : 00908544 I Tên Đề tài: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG Q TRÌNH THI CƠNG KHOAN DẪN ÉP II Nhiệm vụ nội dung: • Nghiên cứu giảm ma sát bên cọc qua tứng lớp đất ảnh hưởng khoan dẫn thi công ép cọc • So sánh sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo cơng thức tính tốn TCXD 2051998 xác định theo thí nghiệm nén tĩnh trường • So sánh kết chuyển vị cọc mơ thí nghiệm nén tĩnh phần mềm plaxis 8.2 với kết chuyển vị cọc thực nén tĩnh trường • Nghiên cứu trình thay đổi trạng thái ứng suất đất xung quanh mũi cọc sau thi công III Ngày giao nhiệm vụ : /12/2010 IV Ngày hoàn thành /07/2011 : V Họ tên Cán hướng dẫn : PGS.TS Võ Phán CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp hồn thành khơng từ nổ lực thân học viện mà cịn nhờ hướng dẫn tận tình quý thầy cô, đồng nghiệp bạn bè thân hữu Xin bày tỏ long biết ơn chân thành đến thầy Võ Phán, người giúp đỡ, dẫn tận tình thời gian thực Luận văn, giúp cho học viên có kiến thức hữu ích, làm tảng cho việc học tập công tác sau Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô mơn ngành Địa kỹ thuật xây dựng nhiệt tình giảng dạy thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Địa Nền móng quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện tốt thời gian học viên thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn gia đình bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập thực luận văn Học viên Nguyễn Văn Huấn -1- MỞ ĐẦU Vấn đề thực tiễn Hiện nay, công tác thiết kế thi cơng móng cọc ép bê tơng cốt thép ứng dụng rộng rãi phổ biến cơng trình dân dụng, cơng nghiệp ưu điểm giá thành kỹ thuật thi công so với cọc khoan nhồi Tuy nhiên, có số hạn chế khuyết điểm công tác thi công ép cọc q trình ép xuất độ chối giả cọc qua lớp cát dày Q trình ép cọc làm ảnh hưởng đến cơng trình lân cận lèn chặt đất làm đất cơng trình xung quanh bị đẩy trồi lún sụt Vì vậy, để tranh tượng trên, cần phải làm giảm xuất độ chối giả hay tránh lèn ép lên đất cơng trình xung quanh biện pháp ép rung, khoan dẫn trước ép, ép có sối nước Trong đó, phương pháp cọc ép có khoan dẫn lựa chọn tính khả thi Tuy nhiên, việc thiết kế thi cơng móng cọc ép có khoan dẫn Việt Nam cịn mẻ, thực theo tiêu chuẩn thiết kế TCXD 205-1998 tiêu chuẩn thi công TCVN 286-2003 Việc thực thiết kế theo tiêu chuẩn bộc lộ nhiều hạn chế tiêu chuẩn TCXD 205-1998 chưa đưa hệ số mR, mf cụ thể địa chất khác đường kính lỗ khoan dẫn khác Thực tế nay, người thiết kế lựa chọn đường kính lỗ khoan chiều sâu khoan dẫn dựa kết thử tĩnh cọc thử đưa số liệu thiết kế cuối cùng, làm nhiều thời gian phát sinh thêm chi phí cho việc chờ đợi kết công tác thử tĩnh Đề tài luận văn “phân tích sức chịu tải cọc q trình thi cơng khoan dẫn ép” đặt nhu cầu cấp thiết thực tiễn nhằm góp phần làm hạn chế rủi ro phát sinh chi phí cho cơng trình Mục tiêu nghiên cứu • Nghiên cứu giảm ma sát bên cọc qua lớp đất ảnh hưởng khoan dẫn thi công ép cọc • So sánh sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo cơng thức tính tốn TCXD 205-1998 xác định theo thí nghiệm nén tĩnh trường -2- • So sánh kết chuyển vị cọc mơ thí nghiệm nén tĩnh phần mềm plaxis 8.2 với kết chuyển vị cọc thực nén tĩnh trường • Nghiên cứu trình thay đổi trạng thái ứng suất đất xung quanh mũi cọc sau thi cơng Phương pháp nghiên cứu • Tổng hợp phân tích sở lý thuyết khả nén chặt đất xung quanh cọc q trình thi cơng; thay đổi trạng thái ứng suất – biến dạng đất xung quanh cọc sau thi cơng • Ứng dụng tính tốn sức chịu tải cọc theo cơng thức lý thuyết TCXD 2051998 • Sử dụng cơng cụ tính tốn (phần mềm Plaxis 8.2) mơ q trình thí nghiệm nén tĩnh • Tổng hợp phân tích số liệu ép cọc nén tĩnh thực tế cơng trình cụ thể, từ so sánh kết lý thuyết với kết trường cơng trình thực tế đưa nhận xét kiến nghị Ý nghĩa khoa học đề tài • Cung cấp vấn đề thiết kế thi cơng ép cọc • Giải hạn chế thiết kế tính tốn sức chịu tải cọc khoan dẫn ép theo công thức TCVN 205:1998 • Cung cấp kiến nghị sử dụng hệ số giảm ma sát thay đổi ảnh hưởng khoan dẫn loại đất khác • Mở hướng nghiên cứu phát triển vấn đề việc thiết kế thi công cọc ép có khoan dẫn nhằm lựa chọn phương án móng tối ưu, góp phần làm hạn chế phát sinh thời gian, chi phí cho cơng trình Phạm vi nghiên cứu luận văn • Đề tài tập trung nghiên cứu sức chịu tải cọc ép có khoan dẫn, ảnh hưởng khoan dẫn lên giảm ma sát bên cọc thi cơng ép cọc • Do hạn chế mặt số liệu thực nghiệm, vấn đề nghiên cứu thực địa chất số cơng trình thuộc Quận 9, Tp.Hồ Chí Minh HỐ KHOAN P266 265,81 188,95 276,41 P320 43,14 4,17 270,94 P321 159,31 397,75 262,10 P282 150,61 392,08 280,62 P313 162,55 405,19 264,03 P314 154,45 393,53 273,64 P296 51,58 163,66 266,93 P304 160,47 397,05 264,85 P305 145,32 396,24 20,22 P286 146,71 402,93 262,12 P285 153,29 391,29 271,18 P268 81,42 406,69 263,57 P269 157,61 391,53 274,08 P327 151,01 398,35 274,65 P328 165,19 401,17 439,39 P316 159,54 464,56 261,94 P275 29,56 397,37 265,01 P273 56,87 247,97 264,95 P284 153,31 611,84 354,39 P287 155,11 567,84 279,74 P333 157,80 408,02 265,36 P299 157,23 404,85 275,26 P295 222,73 656,64 267,99 P318 148,76 388,92 269,65 P329 142,43 392,27 181,49 P321 157,70 397,66 269,59 P306 196,25 504,61 273,21 P307 106,68 405,58 266,06 P310 157,68 400,73 266,83 P311 234,82 388,62 269,72 P312 157,07 617,07 265,13 P260 78,25 389,75 98,77 P261 149,87 606,11 270,30 P315 147,61 395,77 433,05 P332 160,25 390,85 259,05 P317 230,81 407,56 274,32 P288 161,71 410,28 137,15 P319 149,45 401,86 270,43 PHỤ LỤC 2.2 4.2.1.2 Bài toán Xác định sức chịu tải cọc P465 có thơng số thực tế thi cơng sau: • Kích thước cọc: 40 x 40 cm, mác bê tơng 400 • Chiều dài cọc: 18,7m • Chiều sâu khoan dẫn : Lkd = 16 m • Đường kính lỗ khoan : Dkd = 350 mm Điều kiện địa chất: Cọc P465 gần vị trí khảo sát địa chất hố khoan với lớp đất sau: Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc trưng Độ lý sâu Cấu (m) W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ ϕ' (kN/m2) E (kN/m2) tạo lớp đất 0,7 Lớp 18,54 18,32 18,04 0,59 11,3 18007’ 6023 6,2 Lớp 26,13 18,61 15,42 0,73 16,6 9006’ 5415 12,6 Lớp 23,09 18,84 15,87 0,57 3,8 280 8204 26,1 Lớp 21,11 20,13 17,09 0,77 45,7 19030’ 10632 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m * Thành phần sức kháng bên: Lớp 1: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,35 x 18,32 = 6,412 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 18o 07' ).6,412.tg 18o 07' + 11,3 = 13,324 kN/m Lớp 2: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,7 x 18,32 + 0,9 x 18,61 + 2,3 x 8,61 = 49,376 kN/m2 ’ ’ → fS2 = 1,4(1 – sin9 06 ).49,376.tg9 06 + 16,6 = 25,921 kN/m Lớp 3: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,7 x 18,32 + 0,9 x 18,61 + 4,6 x 8,61 + 3,2 x 8,84 = 97,467 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 28o ).97,467.tg 28o + 3,8 = 42,292 kN/m Lớp 4: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,7x18,32 +0,9x18,61+4,6x8,61 + 6,4x8,84 + 3,05x10,13 = 156,652 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o 30 ' ).156,652.tg 19o 30 ' + 45,7 = 97,438 kN/m Vậy thành phần sức kháng bên cọc: QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,324x0,7 + 25,921x5,5 + 42,292x6,4 + 97,438x6,1) = 854,224 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 45,7 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 10,13 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o30' → Nc = 6,1 ; Nq = 14,38 ; Nγ = 5,035 σ v = 0,7x18,32 +0,9x18,61+4,6x8,61 + 6,4x8,84 + 6,1x10,13 = 187,548 kN/m2 qP = 45,7x6,1 + 187,548 x 14,38 + 10,13x 0,4x5,035 = 2996,112 kN/m2 Do độ sâu mũi cọc P465 hết chiều sâu hố khoan nên: AP = 0,4x0,4 = 0,16 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,16 x 2996,112 = 479,378 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 854,224 + 479,378 = 1333,602 kN = 133,360 T 4.2.1.3 Bài toán Xác định sức chịu tải cọc P176 có thơng số thực tế thi cơng sau: • Kích thước cọc: 40 x 40 cm, mác bê tơng 400 • Chiều dài cọc: 19,3m • Chiều sâu khoan dẫn : Lkd = 16 m • Đường kính lỗ khoan : Dkd = 350 mm Điều kiện địa chất: Cọc P176 gần vị trí khảo sát địa chất hố khoan với lớp đất sau: Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc trưng Độ lý sâu Cấu (m) W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ ϕ' (kN/m2) E (kN/m2) tạo lớp đất 0,6 Lớp 18,63 18,45 18,15 0,55 12,5 17052’ 6314 6,3 Lớp 24,82 18,92 16,24 0,70 16,0 9010’ 5387 12,8 Lớp 21,07 18,78 15,73 0,59 4,0 27056’ 8553 25,7 Lớp 19,83 21,05 17,74 0,74 43,3 19041’ 10876 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m * Thành phần sức kháng bên: Lớp 1: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,3 x 18,45 = 5,535 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 17o52' ).5,535.tg 17o52' + 12,5 = 14,232 kN/m Lớp 2: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 2,35 x 8,92 = 50,952 kN/m2 ’ ’ → fS2 = 1,4(1 – sin9 10 ).50,952.tg9 10 + 16 = 25,677 kN/m Lớp 3: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 4,7 x 8,92 + 3,25 x 8,78 = 100,449 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 27o56' ).100,449.tg 27o56' + = 43,635 kN/m Lớp 4: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,6x18,45 + 1x18,92 + 4,7x8,92 + 6,5x8,78 + 3,25x11,05 = 164,897 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o 41' ).164,897.tg 19o 41' + 43,3 = 98,067 kN/m Vậy thành phần sức kháng bên cọc: QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(14,232x0,6 + 25,677x5,7 + 43,635x6,5 + 98,067x6,5) = 903,807 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 43,3 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 11,05 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o 41' → Nc = 6,21 ; Nq = 14,545 ; Nγ = 5,165 σ v = 0,6x18,45 + 1x18,92 + 4,7x8,92 + 6,5x8,78 + 6,5x11,05 = 200,809 kN/m2 qP = 43,3x6,21 + 200,809 x 14,545 + 11,05x 0,4x5,165 = 3212,489 kN/m2 Do độ sâu mũi cọc P176 hết chiều sâu hố khoan nên: AP = 0,4x0,4 = 0,16 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,16 x 3212,489 = 513,998 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 903,807 + 513,998 = 1417,805 kN = 141,781 T 4.2.1.4 Bài toán Xác định sức chịu tải cọc P356 có thơng số thực tế thi cơng sau: • Số hiệu cọc: P356 • Kích thước cọc: 40 x 40 cm, mác bê tơng 400 • Chiều dài cọc: 15,7m • Chiều sâu khoan dẫn : Lkd = 16 m • Đường kính lỗ khoan : Dkd = 350 mm Điều kiện địa chất: Cọc P356 gần vị trí khảo sát địa chất hố khoan với lớp đất sau: Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc Độ trưng lý sâu (m) Cấu W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ (kN/m2) ϕ' E (kN/m2) tạo lớp đất 0,7 Lớp 15,07 19,34 18,49 0,52 11,7 17050’ 6025 5,7 Lớp 23,12 18,15 15,07 0,76 17,2 90 5817 11,9 Lớp 24,44 19,02 15,43 0,59 4,3 27053’ 7032 24,2 Lớp 22,86 20,08 16,97 0,72 19028’ 45,2 9902 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m * Thành phần sức kháng bên: Lớp 1: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,35 x 19,34 = 6,769 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 17o50' ).6,769.tg 17o50' + 11,7 = 13,815 kN/m Lớp 2: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 2,05 x 8,15 = 46,581 kN/m2 0 → fS2 = 1,4(1 – sin9 ) 46,581.tg9 + 17,2 = 25,913 kN/m Lớp 3: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 4,1 x 8,15 + 3,1 x 9,02 = 91,25 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 27o53' ).91,25.tg 27o53' + 4,3 = 40,281 kN/m Lớp 4: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,7x19,34 + 0,9x18,15 + 4,1x8,15 + 6,2x9,02 + 1,9x10,08 = 138,364 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o 28 ' ).138,364.tg 19o 28 ' + 45,2 = 90,851 kN/m Vậy thành phần sức kháng bên cọc: QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,815x0,7 + 25,913x5,0 + 40,281x6,2 + 90,851x3,8) = 616,739 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 45,2 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 10,08 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o 28' → Nc = 6,08 ; Nq = 14,35 ; Nγ = 5,011 σ v = 0,7x19,34 + 0,9x18,15 + 4,1x8,15 + 6,2x9,02 + 3,8x10,08 = 157,516 kN/m2 qP = 45,2x6,08 + 157,516 x 14,35 + 10,08x 0,4x5,011 = 2555,375 kN/m2 Do độ sâu mũi cọc P356 chưa hết chiều sâu hố khoan nên: AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 2555,375 = 163,033 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 616,739 + 163,033 = 779,772 kN = 77,977 T 4.2.2.2 Xác định sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc Độ trưng lý sâu (m) Cấu W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ (kN/m2) ϕ' E (kN/m2) tạo lớp đất 0,7 Lớp 15,07 19,34 18,49 0,52 11,7 17050’ 6025 5,7 Lớp 23,12 18,15 15,07 0,76 17,2 90 5817 11,9 Lớp 24,44 19,02 15,43 0,59 4,3 27053’ 7032 24,2 Lớp 22,86 20,08 16,97 0,72 45,2 19028’ 9902 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m Lớp 1: * Thành phần sức kháng bên: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,35 x 19,34 = 6,769 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 17o50' ).6,769.tg 17o50' + 11,7 = 13,815 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,815x0,7) = 8,123 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 11,7kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 19,34 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 17o50' → Nc = 5,178 ; Nq = 12,973 ; Nγ = 3,98 σ v = 0,7 x 19,34 = 13,538 kN/m2 qP = 11,7x5,178 + 13,538x12,973 + 19,34x0,4x3,98 = 267,000 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 267,000 = 17,034 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 8,123 + 17,034 = 25,158 kN Lớp 2: * Thành phần sức kháng bên: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 2,05 x 8,15 = 46,581 kN/m2 0 → fS2 = 1,4(1 – sin9 ) 46,581.tg9 + 17,2 = 25,913 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,815x0,7 + 25,913x5) = 116,958 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 17,2kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 8,15kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 9o → Nc = 2,25 ; Nq = 7,92 ; Nγ = 1,03 σ v = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 4,1 x 8,15 = 63,288 kN/m2 qP = 17,2x2,25 + 63,288x7,92 + 8,15x0,4x1,03 = 543,303 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 543,303 = 34,663 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 116,958 + 34,663 = 151,621 kN Lớp 3: * Thành phần sức kháng bên: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 4,1 x 8,15 + 3,1 x 9,02 = 91,25 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 27o53' ).91,25.tg 27o53' + 4,3 = 40,281 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,815x0,7 + 25,913x5 + 40,281x6,2) = 326,741 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 4,3kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 9,02 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 27o53' → Nc = 14,543 ; Nq = 25,583 ; Nγ = 16,457 σ v = 0,7 x 19,34 + 0,9 x 18,15 + 4,1 x 8,15 + 6,2 x 9,02 = 119,212 kN/m2 qP = 4,3x14,543 + 119,212x25,583 + 9,02x0,4x16,457 = 3171,714 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 3171,714 = 202,355 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 326,741 + 202,355 = 529,096 kN Lớp 4: * Thành phần sức kháng bên: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,7x19,34 + 0,9x18,15 + 4,1x8,15 + 6,2x9,02 + 1,9x10,08 = 138,364 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o 28 ' ).138,364.tg 19o 28 ' + 45,2 = 90,851 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(13,815x0,7 + 25,913x5,0 + 40,281x6,2 + 90,851x3,8) = 616,739 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 45,2 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 10,08 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o 28' → Nc = 6,08 ; Nq = 14,35 ; Nγ = 5,011 σ v = 0,7x19,34 + 0,9x18,15 + 4,1x8,15 + 6,2x9,02 + 3,8x10,08 = 157,516 kN/m2 qP = 45,2x6,08 + 157,516 x 14,35 + 10,08x 0,4x5,011 = 2555,375 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 2555,375 = 163,033 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 616,739 + 163,033 = 779,772 kN * Tổng hợp độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan - Lớp 1: 25,158 – = 25,158 (kN) - Lớp 2: 151,621 – 25,158 = 126,463 (kN) - Lớp 3: 529,096 – 151,621 = 377,475 (kN) - Lớp 4: 779,772 – 529,096 = 250,676 (kN) 4.2.2.3 Xác định sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc trưng Độ lý sâu Cấu (m) W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ (kN/m2) ϕ' E (kN/m2) tạo lớp đất 0,6 Lớp 18,63 18,45 18,15 0,55 12,5 17052’ 6314 6,3 Lớp 24,82 18,92 16,24 0,70 16,0 9010’ 5387 12,8 Lớp 21,07 18,78 15,73 0,59 4,0 27056’ 8553 25,7 Lớp 19,83 21,05 17,74 0,74 43,3 19041’ 10876 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m Lớp 1: * Thành phần sức kháng bên: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,3 x 18,45 = 5,535 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 17o52' ).5,535.tg 17o52' + 12,5 = 14,232 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(14,232x0,6) = 7,173 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 12,5kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 18,45 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 17o52' → Nc = 5,195 ; Nq = 12,999 ; Nγ = 3,998 σ v = 0,6 x 5,195 = 11,07 kN/m2 qP = 12,5x5,195 + 11,07x12,999 + 18,45x0,4x3,998 = 238,342 kN/m2 0,352 AP = 0,4x0,4 – π = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 238,342 = 15,206 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 7,173 + 15,206 = 22,379 kN Lớp 2: * Thành phần sức kháng bên: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 2,35 x 8,92 = 50,952 kN/m2 → fS2 = 1,4(1 – sin 9o10 ' ).50,952.tg 9o10 ' + 16 = 25,677 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(14,232x0,6 + 25,677x5,7) = 130,114 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 16kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 8,92kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 9o10' → Nc = 2,287 ; Nq = 7,99 ; Nγ = 1,062 σ v = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 4,7 x 8,92 = 71,914 kN/m2 qP = 16x2,287 + 71,914x7,99 + 8,36x0,4x1,062 = 614,736 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 614,736 = 39,220 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 130,114 + 39,220 = 169,334 kN Lớp 3: * Thành phần sức kháng bên: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 4,7 x 8,92 + 3,25 x 8,78 = 100,449 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 27o56' ).100,449.tg 27o56' + = 43,635 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(14,232x0,6 + 25,677x5,7 + 43,635x6,5) = 368,361 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 4kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 8,78 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 27o56' → Nc = 14,619 ; Nq = 25,676 ; Nγ = 16,57 σ v = 0,6 x 18,45 + x 18,92 + 4,7 x 8,92 + 3,25 x 8,78 = 128,984 kN/m2 qP = 4x14,619 + 128,984x25,676 + 8,78x0,4x16,57 = 3428,463 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 3428,463 = 218,736 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 368,361 + 218,736 = 587,097 kN Lớp 4: * Thành phần sức kháng bên: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,6x18,45 + 1x18,92 + 4,7x8,92 + 6,5x8,78 + 1,45x11,05 = 145,007 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o 41' ).150,532.tg 19o 41' + 43,3 = 91,461 kN/m Vậy thành phần sức kháng bên cọc: QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(14,232x0,6 + 25,677x5,7 + 43,635x6,5 + 91,461x2,9) = 591,160 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 43,3 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 11,05 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o 41' → Nc = 6,21 ; Nq = 14,545 ; Nγ = 5,165 σ v = 0,6x18,45 + 1x18,92 + 4,7x8,92 + 6,5x8,78 + 2,9x11,05 = 161,029 kN/m2 qP = 43,3x6,21 + 200,809 x 14,545 + 11,05x 0,4x5,165 = 2633,889 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 2633,889 = 168,042 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 591,160 + 168,042 = 759,202 kN * Tổng hợp độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan - Lớp 1: 22,379 – = 22,379 (kN) - Lớp 2: 169,334 – 22,379 = 146,955 (kN) - Lớp 3: 587,097 – 169,334 = 417,763 (kN) - Lớp 4: 759,202 – 587,097 = 172,105 (kN) 4.2.2.4 Xác định sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan Bảng Tổng hợp tính chất đặc trưng lý đất hố khoan Đặc Độ trưng lý sâu (m) Cấu W γ tn γk (%) (kN/m3) (kN/m3) eo c’ ϕ' (kN/m2) E (kN/m2) tạo lớp đất 0,4 Lớp 14,73 19,45 18,26 0,62 10,4 18015’ 6380 5,5 Lớp 24,70 18,53 14,86 0,71 17,9 8052’ 5399 12,4 Lớp 22,30 18,94 15,48 0,56 4,0 27058’ 8184 24,6 Lớp 20,9 20,17 16,69 0,75 44,8 19035’ 11014 - Mực nước ngầm nằm cách mặt đất 1,6m Lớp 1: * Thành phần sức kháng bên: fS1 = 1,4(1 - sin ϕ1 ) σ v' 1.tgϕ1 + C1 σ v' = 0,2 x 19,45 = 3,89 kN/m2 → fS1 = 1,4(1 - sin 18o15' ).3,89.tg 18o15' + 10,4 = 11,633 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(11,633x0,4) = 3,909 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 10,4kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 19,45 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 18o15' → Nc = 5,395 ; Nq = 13,308 ; Nγ = 4,223 σ v = 0,2 x 19,45 = 7,78 kN/m2 qP = 10,4x5,395 + 7,78x13,308 + 19,45x0,4x4,223 = 192,491 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 192,491 = 12,281 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 3,909 + 12,281 = 16,190 kN Lớp 2: * Thành phần sức kháng bên: fS2 = 1,4(1 - sin ϕ2 ) σ v' tgϕ2 + C2 σ v' = 0,4 x 19,45 + 1,2 x 18,53 + 1,95 x 8,53 = 46,65 kN/m2 ’ ’ → fS2 = 1,4(1 – sin8 52 ).46,65.tg8 52 + 17,9 = 26,518 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(11,633x0,4 + 26,518x5,1) = 117,512 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 17,9kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 8,53kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 8o52' → Nc = 2,225 ; Nq = 7,868 ; Nγ = 1,007 σ v = 0,4 x 19,45 + 1,2 x 18,53 + 1,95 x 8,53 = 63,283 kN/m2 qP = 17,9x2,225 + 63,283x7,868 + 8,53x0,4x1,007 = 541,178 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 541,178 = 34,527 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 117,512 + 34,527 = 152,039 kN Lớp 3: * Thành phần sức kháng bên: fS3 = 1,4(1 - sin ϕ3 ) σ v' tgϕ3 + C3 σ v' = 0,4 x 19,45 + 1,2 x 18,53 + 3,9 x 8,53 + 3,45 x 8,94 = 94,127 kN/m2 → fS3 = 1,4(1 - sin 27 o 58’ ).94,127.tg 27 o 58’ + = 41,157 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(11,633x0,4 + 26,518x5,1 + 41,157x6,9) = 356,058 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 4kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 8,94 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 27o 58’ → Nc = 14,669 ; Nq = 25,738 ; Nγ = 16,645 σ v = 0,4 x 19,45 + 1,2 x 18,53 + 3,9 x 8,53 + 6,9 x 8,94 = 124,97 kN/m2 qP = 4x14,669 + 124,97x25,738 + 8,94x0,4x16,645 = 3334,676 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 3334,676 = 212,752 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 356,058 + 212,752 = 568,810 kN Lớp 4: * Thành phần sức kháng bên: fS4 = 1,4(1 - sin ϕ4 ) σ v' tgϕ4 + C4 σ v' = 0,4x19,45 +1,2x18,53 + 3,9x8,53 + 6,9x8,94 + 1,65x10,17 = 141,751 kN/m2 → fS4 = 1,4(1 - sin 19o35' ).141,751.tg 19o35' + 44,8 = 91,737 kN/m QS = u ∑ m f f si Li = 1,4x0,6(11,633x0,4 + 26,518x5,1 + 41,157x6,9 + 91,737x3,3) = 610,351 kN * Thành phần sức kháng mũi: qP = cNc + σ v Nq + γ d Nγ c = 44,8 kN/m2 ; d = 0,4m ; γ = 10,17 kN/m3 Tra bảng: Với ϕ = 19o35' → Nc = 6,15 ; Nq = 14,455 ; Nγ = 5,094 σ v = 0,4x19,45 +1,2x18,53 + 3,9x8,53 + 6,9x8,94 + 3,3x10,17 = 158,532 kN/m2 qP = 44,8x6,15 + 153,447 x 14,455 + 10,17x 0,4x5,094 = 2587,822 kN/m2 AP = 0,4x0,4 – π 0,352 = 0,0638 m2 QP = mR.AP.qP = x 0,0638 x 2587,822 = 165,103 kN Vậy sức chịu tải cực hạn cọc: Qu = QS + QP = 610,351 + 165,103 = 775,454 kN * Tổng hợp độ tăng sức chịu tải cọc qua lớp đất hố khoan - Lớp 1: 16,190 – = 16,190 (kN) - Lớp 2: 152,039 – 16,190 = 135,849 (kN) - Lớp 3: 568,810 – 152,039 = 416,771 (kN) - Lớp 4: 775,454 – 568,810 = 206,644 (kN) ... tài: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG Q TRÌNH THI CƠNG KHOAN DẪN ÉP II Nhiệm vụ nội dung: • Nghiên cứu giảm ma sát bên cọc qua tứng lớp đất ảnh hưởng khoan dẫn thi công ép cọc • So sánh sức chịu. .. định sức chịu tải cọc - Xác định sức chịu tải cọc phương pháp nén tĩnh trường -10- CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ CỌC KHOAN DẪN 2.1 SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 2.1.1 Sức. .. tài: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG Q TRÌNH THI CƠNG KHOAN DẪN ÉP II Nhiệm vụ nội dung: • Nghiên cứu giảm ma sát bên cọc qua tứng lớp đất ảnh hưởng khoan dẫn thi cơng ép cọc • So sánh sức chịu