Nghiên cứu nguyên nhân và biện pháp khắc phục chuyển vị đầu cọc đóng trên nền đất yếu

LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - TỔNG QUAN Tính cấp thiết đề tài: Phư ơng án móng cọc BTCT đư ợc áp dụng rộng rãi nhiều công trình xây dư ïng đất yếu Biện pháp thi công đểđư a cọc BTCT chế tạo sẵn o đất (bằng máy đóng, thiết bị ép … ) đãđư ợc nghiên cư ùu đư a quy trình vàđư ợc thi công nhiều công trình Việt Nam Tuy nhiên, quátrình áp dụng thi công cò n cónhiều sư ïcố,khiếm khuyết xảy vàcũng đãđư ợc xem xét nêu ng cò n dư ø ng lại việc nêu lên tư ợng mà chư a cómột sư ïnghiên cư ùu xác đáng nà o Một sốcông trình móng cọc BTCT thi công khu vư ïc đất yếu khu vư ïc huyện Bình Chánh, huyện Cần Giờ– TP.HCM có tư ợng đầu cọc bị chuyển vị ngang sau thi công, hạcọc phư ơng pháp búa đóng, vị trí sau chuyển vị ngang đo đư ợc sai khác nhiều so với vị trí thiết kế ban đầu sau đóng, khỏang cách sai lệch lên đến 1m vàvư ợt ngoà i phạm vi cho phép quy trình thi công Một õng công trình đư ợc dư luận quan tâm làNhàmáy xư û lý nư ớc thải – huyện Bình Chánh thuộc dư ïán Cải thiện môi trư ng nư ớc vàcọc móng trụcầu Lôi Giang, Rạch Látrên đư ng Rư ø ng Xác – huyện Cần Giờ Hiện tư ợng chuyển vị ngang đầu cọc xảy sau thi công dẫn đến tọa độ cọc thay đổi vàđư ơng nhiên sơ đồtính toán sư ùc chịu tải tư ø ng cọc thay đổi theo tính toán thiết kế Việc xác định chất lư ợng cọc vàkhả mang tải cò n lại cọc đềra biện pháp khắc phục tốn nhiều thờ i gian chi phí, dẫn đến chậm trễ tiến độ thi công va øhiệu dư ïán Cụthể việc đềra biện pháp đểkhắc phục vàphò ng ngư ø a chuyển vị ngang đầu cọc thi công phư ơng pháp đóng làyêu cầu cấp thiết đềtà i GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cư ùu tư ợng vànguyên nhân gây chuyển vị ngang đầu cọc đểtư øđó đềra biện pháp khắc phục vàphò ng ngư ø a làmục đích vànhiệm vụ đềtà i nghiên cư ùu nà y Phương pháp nghiên cứu lựa chọn: Dư ïa lýthuyết tính toán cọc chịu tải trọng ngang, tải trọng dọc đểcó nhìn tổng quát sư ïlà m việc cọc đất có tải trọng ngoà i tác dụng Biện pháp thi công đóng cọc theo quy trình thi công vàn ghiệm thu đư ợc áp dụng Việt Nam, phân tích trình tư ïthi công, bư ớc thi công cụthể Xác định ngoại lư ïc tác dụng trình thi công cọc, định ngoại lư ïc tác dụng lên cọc, ngoại lư ïc gây chuyển vị ngang đểtư øđóxác định đư ợc nguyên nhân vànguồn gốc chuyển vị ngang Thông qua bư ớc phân tích nguyên nhân gây chuyển vị ngang đềxuất biện pháp hư õu hiệu để khắc phục vàphò ng ngư ø a cọc bịchuy ển vịngang Phân tích công trình thư ïc nghiệm làNhàmáy xư û lý nư ớc thải thuộc dư ïán Cải thiện môi trư ng nư ớc tp.HCM đểthấy đư ợc sư ïcụthểcủa vấn đề Việc phân tích công trình thư ïc nghiệm sẽdư ïa hồsơ thiết kế, biện pháp thi công, điều kiện địa chất, kết quan trắc, sốliệu đo đạc trình thi công, báo cáo thư û nghiệm xác định chất lư ợng vàkhả chịu tải cọc , cộng với việc tính toán theo lý thuyết sư ùc chịu tải cọc, ùng xư û cọc đất đểrút õng kết luận cụthể Ý nghóa khoa học ý nghóa thực tiễn đề tài: Việc tìm đư ợc nguyên nhân vàđềxuất biện pháp khắc phục u cho chuyển vịngang đầu cọc sau thi công đóng đất yếu cóý GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - nghóa vôcù ng quan trọng, góp phần giảm thiểu thiệt hại cho chủ đầu tư nhàthầu thi công vềtiến độcũng chi phí xây lắp Trên thư ïc tế, cọc sau thi công o đất thểnói xác vàbiết đư ợc trạng cọc sẽnhư thếnà o Do tư øcác kết luận báo cáo nghiên cư ùu nà y, tổchư ùc tư vấn cần đềra biện pháp, cảnh báo … đồán thiết kếđểgiúp cho đơn vịthi công nhằm tránh trư ng hợp xảy chuyển vịđầu cọc m ảnh hư ởng chất lư ợng, tiến độvàgiáthà nh công trình GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC ĐÓNG CƠ CHẾ CHỊU LỰC CỦA CỌC I.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC ĐÓNG: Hiện nay, biện pháp gia cốnền cọc bêtông cốt thép (BTCT) đư ợc dù ng phổbiến thếgiới Việt Nam Các phư ơng pháp thi công cọc đư ợc áp dụng : đóng búa diesel, ép tónh cọc, rung ép, xói nư ớc … Tuy nhiên biện pháp phổbiến làđóng vàép cọc Quá trình thi công vàbiện pháp thi công ảnh hư ởng đến khả chịu tải cọc, tù y theo loại đất ùng với tư ø ng biện pháp thi công thích hợp Tuy nhiên phạm vi nghiên cư ùu đềtà i, sư ïchuyển vị đầu cọc đư ợc thi công phư ơng pháp đóng cọc búa diesel (phư ơng pháp động, dù ng lư ïc xung kích búa), ta sẽchỉ trọng giới thiệu biện pháp thi công đóng cọc búa Trình tư ïthi công đóng cọc búa vànhư õng yếu tốkỹthuật đư ợc trình bà y dư ới I.1.1 Trình tự thi công đóng cọc búa động: Theo quy trình, quy phạm hà nh hư ớng da ãn thi công cọc đúc phư ơng pháp đóng kinh nghiệm thư ïc tiễn thi công trư ng, biện pháp thi công đư ợc giới thiệu sau Phạm vi công việc, trình tư ïthi công đư ợc môtả tư ø ng bư ớc cụthểtư øbư ớc chuẩn bị mặt bằng, vận chuyển lắp đặt cọc, đóng cọc đến cao độ yêu cầu đạt đư ợc độ chối theo yêu cầu thiết kế, tiêu chí kỹthuật Các bư ớc thi công bao gồm: Bước 1: vận chuyển đưa cọc vào vị trí đóng cọc GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - Giai đoạn nà y liên quan đến công tác chuẩn bị làchủ yếu, máy móc định vị hỗ trợviệc thiết lập đểđảm bảo cọc đư ợc đư a o vị trí, thiết bị nâng cẩu đểlắp đặt cọc Thông thư ng cọc đư ợc vận chuyển đến vị trí đóng cọc cần cẩu, cọc đư ợc chếtạo cómóc neo đểdễdà ng cẩu lắp đư a cọc o vị trí Hư ớng cọc đư ợc định vị dư ïa cọc dẫn trụdẫn định hư ớng Neo cọc o trụdẫn vàcáp cẩu Kiểm tra định vị xác tim cọc, độthẳng đư ùng vàđộ xoay cọc trư ớc ghim cọc o đất Bư ớc nà y đò i hỏi độ xác để không kéo theo sai sót cho bư ớc kếtiếp khó sư õa chư õa (sai vị trí, độthẳng đư ùng, độxiên không xác … ) Bước 2: Đóng cọc: Nguyên tắc m việc búa đóng cọc làdù ng phản lư ïc cọc đểsinh phản lư ïc đẩy đầu búa lên cao Do búa vận hà nh đư ợc cọc cóđủ khảnăng chịu lư ïc định sinh phản lư ïc đầu cọc vận hà nh đư ợc búa Trong bư ớc nà y cọc đư ợc ép/đóng o đất tư ïtrọng cọc (đối với trư ng hợp cólớp đất yếu bên trên) vàbằng lư ïc xung kích búa (khi cọc cóđủ sư ùc kháng đểsinh phản lư ïc đểvận hà nh búa) Theo tình hình thư ïc tế,tù y thuộc điều kiện địa chất đất ta có thểchia nh bư ớc nhỏ thi công quátrình đư a cọc o đất 2a Ép cọc tự trọng trọng lượng búa Đối với đất có lớp đất cù ng làlớp đất yếu, tư ïtrọng cọc cù ng với tư ïtrọng búa, cọc bị ép o đất đoạn Sau định vị, định hư ớng xác, thả rơi cọc tư ïdo trư ợt dọc theo trục dẫn , trọng lư ợng thân cọc tư ïghim o đất, chiều dà i o đất tù y thuộc trọng lư ợng cọc, hình dạng cọc, chiều dà y vàtính chất lớp đất yếu GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 - Trang - LUẬN VĂN THẠC SĨ Tiếp theo đó, ta lắp đặt búa o vị trí đóng cọc, thông thư ng có trọng lư ợng búa cọc tiếp tục bị ép thêm đoạn nư õa o đất Việc buông lỏng cọc để cọc tư ïdo ghim o đất, đócần phải kiểm soát việc định vị cọc bao gồm vị trí, độthẳng đư ùng, độxoay cọc Trong hợp không đảm bảo đư ợc theo yêu cầu thiết kế,quy trình tiêu chí kỹthuật phải nhổcọc lên đểthư ïc lại 2b Đóng cọc búa Khi sư ùc kháng đất lên cọc đủ lớn đểgây phản lư ïc đầu cọc búa có thểvận hà nh Cọc đư ợc ghim o đất nhờvà o lư ïc xung kích búa gây ra, lư ïc gây búa đóng lớn lư ïc ma sát bên vàlư ïc kháng mũi đất tác dụng lên cọc Tù y theo địa chất tư ø ng lớp đất, chiều sâu cọc ngà m o đất, tính chất lớp đất màtốc độđi xuống cọc khác (độlún nhát búa) Trong bư ớc nà y, búa đư ợc treo đặt đầu cọc thông qua cối búa vàđệm đầu cọc Quá trình đóng cọc ta phải kiểm tra độ đồng trục giư õa búa vàtrục cọc, chất lư ợng đầu cọc đểđảm bảo lư ợng tư øbúa đư ợc truyền o cọc đạt với hiệu suất Cọc đư ợc chếtạo phải đảm bảo vềmặt cấu tạo, lư ïc cẩu lắp, khảnăng chịu lư ïc cẩu lắp vànăng lư ïc thiết bị thi công, đóchiều dà i cọc cógiới hạn Trong đó, cọc có chiều dà i thiết kếquálớn t hì phải dù ng biện pháp đểnối cọc Thông thư ng, cọc đư ợc nối thông qua hộp nối thép có sư û dụng mối hà n đểliên kết giư õa đốt cọc Việc lắp đặt hộp nối ta phải kiểm tra, kiểm sóat đư ợc độ đồng tâm , độ kín khít đốt vàđốt dư ới, kiểm tra độ thẳng, góc xoay đốt cọc nối Các hộp nối đư ợc thiết kếđểliên kết i đốt cọc lại với tạo nh kết cấu liên tục Hộp nối phải đảm bảo chịu đư ợc lư ïc trình thi công, khả chịu đư ợc ùng suất tư ơng đư ơng với vật liệu chếtạo cọc GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - Đối với địa chất phư ùc tạp, có lớp đất xen kẽcó chiều dà y nhỏ, cư ng độ cao (đất cư ùng, đá, đất tốt) cọc khó khăn qua l ớp đất nà y, có thểđạt đư ợc độchối thiết kế Ta xem xét , lư u ýđến lớp đất nà y cọc qua vù ng đất cư ùng đạt độchối giảrất d ễxảy tình trạng cọc bịhư hỏng vàmất ổn định Đểthi công hệmóng cọc, ta có bư ớc đóng cọc thư û đểxác định đư ợc chiều sâu màcọc phải ghim o đất đạt đư ợc khả chịu tải yêu cầu thiết kế, tư øđó m sở đểTư vấn thiết kếquyết định chiều dà i cọc cần thiết đảm bảo yêu cầu kỹthuật vàtriển khai thi công cọc đại trà Khi cọc đạt đư ợc độsâu thiết kếhoặc đạt độchối thiết kếthì đư ợc phép ngư ø ng thi công Độchối thiết kếđư ợc tính toán dư ïa tải trọng thiết kếcủa cọc, loại búa dù ng đểthi công cọc Bước 3: Kiểm tra cọc sau kết thúc thi công Đểđảm bảo cọc sau đóng theo hồsơ thiết kếvàcác tiêu chí kỹthuật, ngăn ngư ø a hư hỏng, chuyển vị cọc ảnh hư ởng đến c ông tác bên Các cọc đư ợc kiểm tra vị trí, tọa độ, độchối cuối cù ng, độ thẳng đư ùng Việc thi công cọc lân cận hoạt động bên gần khu vư ïc cọc đãhoà n thiện cóthểgây ảnh hư ởng đe án cọc Do đó, Đơn vị thi công phải có công tác kiểm tra cọc đãhoà n thiện, quan trắc sư ïthay đổi, chuyển vị, góc xoay cọc đãhoà n thiện h liên tục thư ïc xong công tác kếtiếp bên cọc Các cọc đư ợc kiểm tra lại lần cuối tọa độ, vị trí, góc xoay hoà n thiện thiết bịđịnh vịgắn liền với mốc quan trắc Trình tự thi công sơ đồ hóa sau: Sơ đồthi công dư ới môtả trình tư ïthi công thông thư ng cọc sư ûdụng búa đóng GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - SƠ ĐỒ TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC Vận chuyển cọc Định vịcọc Chuẩn bị đóng cọc Vận chuyển, kiểm tra, tập kết cọc Thiết lập, định vị cọc: xác định vị trí tim cọc, góc xoay, tim dọc, tim ngang theo vẽthiết kế Kiểm tra thiết bị: búa đóng cọc, cần cẩu, cáp, trụdẫn … Đóng đốt cọc mũi (đốt 1) Nối cọc Tù y theo tình hình địa chất, chiều dà i cọc bư ớc đóng cọc bao gồm: ép/đóng cọc mũi, nối cọc, đóng cọc đến cao độthiết kế Đóng cọc Kiểm tra cọc kết thúc thi công GVHD: VŨ XUÂN HÒA Khảo sát lại trạ n g cọc sau kết thúc trình thi công, m sở đểso sánh vàđánh giá sư ïthay đổi cócủa cọc HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang - búa đóng cọc cáp trụdẫn cần cẩu đệm lót cọc Hình I.1: Sơ đồthi công cọc đóng dù ng cần cẩu Việc thi công cọc búa đóng đư ợc thư ïc theo trình tư ïnhư Để đảm bảo đư ợc yếu tốkỹthuật theo yêu cầu thie át kếvàtiêu chí kỹthuật, việc chọn búa vàxác định độ chối cuối cù ng lànhư õng yếu tốkỹthuật quan trọng đểquyết định thờ i điểm dư ø ng cọc cũn g đảm bảo chất lư ợng cọc I.1.2 Những yếu tố kỹ thuật chính: I.1.2.1 Chọn búa đóng coùc: Tuỳ theo lực trang thiết bị có, điều kiện địa chất công trình, quy định Thiết kế chiều sâu hạ cọc độ chối quy định , Nhà thầu lựa chọn thiết bị hạ cọc phù hợp Nguyên tắc lựa chọn búa sau: a) Có đủ lượng để hạ cọc đến chiều sâu thiết kế với độ chối quy định thiết kế, xuyên qua lớp đất dày kể tÇng kĐp cøng; GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 10 - b) Gây nên ứng suất động không lớn ứng suất đ ộng cho phép cọc để hạn chế khả gây nứt cọc; c) Tổng số nhát đập tổng thời gian hạ cọc liên tục không vượt giá trị khống chế thiết kế để ngăn ngừa tượng cọc bị mỏi; d) Độ chối cọc không nên nhỏ làm hỏng đầu búa Để lựa chọn búa ta theo khả chịu tải cọc lượng nhát đập để đảm bảo lớn sức kháng của đất để đưa cọc vào đất I.1.2.2 ẹoọchoỏi cuỷa coùc ủoựng: Độ chối cọc chiều sâu mà cọc vào đất nhát búa Căn c ứ độ chối Tư vấn thiết kế xác định khả mang tải c cọc định để dừng tiếp tục đóng cọc Trong suốt trình đóng cọc, Nhà thầu phải theo dõi liên tục chiều sâu vào đất nhát búa Trong giai đoạn đầu đóng cọc , ta theo dõi tổng số nhát búa 50cm 1m Vào cuối trình đóng cọc độ chối gần đạt tới trị số thiết kế việc đóng cọc phải tiến hành nhát dể theo dõi độ chối cho nhát Trong trường hợp cọc không đạt độ chối thiết kế cần phải đ óng bù để kiểm tra sau nghỉ theo quy định Trong truờng hợp độ chối đóng kiểm tra lớn độ chối thiết kế cần có kế hoạch kiểm tra, điều chỉnh thiết kế để đảm bảo cọc đạt khả theo yêu cầu Thời gian “nghØ” cđa cäc tr­íc ®ãn g kiĨm tra phụ thuộc vào tính chất lớp đất xung quanh mũi cọc không nhỏ hơn: ngày đóng qua đất cát; ngày đóng qua ®Êt sÐt Sau xem xÐt quy tr×nh, tr×nh tù thi công cọc phương pháp đóng yếu tố kỹ thuật có ảnh hưởng đến yêu cầu thiết kế từ biện pháp thi công Tiếp theo ta cần nghiên cứu chế chịu lực cọc để có nhì n chung làm viƯc cđa cäc GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 88 - III.5.1 Phân tích đánh giá nguyên nhân: III.5.1.1 Phân tích nguyên nhân: Nhóm 1: Nguyên nhân tác dụng lệch tâm búa đóng lên đầu cọc phát sinh thêm mômen: (tham chiếu chư ơng II) Đối với trư ng hợp lệch tâm nguyên nhân nà y cọc sẽbị chuyển vị ngang trình thi công cọc Tuy nhiên, theo báo c áo kết quan trắc Nhàthầu liên danh N.E.S.JV vàxác nhận Tư vấn giám sát PCI vềvị trí cọc sau thờ i điểm thi công vị trí đầu cọc theo vị trí thiết kế Như có nghóa rằng, nguyên nhân nà y đư ợc loại bỏ, cọc không bị chuyển vịngang lư ïc đóng búa tác động lên đầu cọc bịlệch tâm Nhóm 2: Do chênh lệch áp lực đất tác dụng: 2a Sơ đồ trình tự thi công cọc không phù dẫn đến gia tăng áp lư ïc đất phía tác dụng lên cọc hệ móng có nhiều cọc Vì móng cọc khu vư ïc móng cọc bểxư ûlýnư ớc thải làrất lớn vàrộng nên biện pháp thi công Nhàthầu làsư û dụng nhiều thiết bị thi công cù ng mo ät lúc, chia nh nhiều mũi, khu vư ïc đểthi công Việc thi công tư ø ng mũi làthi công chiếu, tư ømột hư ớng, ngoà i, thi công cách liên tục Do đó, áp lư ïc đất cộng dồn cà ng lớn dần đất bị nén chặt vềmột phía, ảnh hư ởng việc nà y cà ng rõrệt cọc nằm ngoà i Theo đó, đểtăng mư ùc độnguy hiểm vềviệc tăng áp lư ïc đất bị dồn nén biện pháp đóng cọc theo phư ơng, ta sẽphân tích tính toán ca ùch tăng áp lư ïc rải dọc theo thân cọc 2b Áp lực đất gia tăng tác dụng lên cọc thiết bị thi công vận hành bên : Trong tư ø ng khu vư ïc một, có ảnh hư ởng thiết bị thi công gây chuyển vị ngang trư ớc kh i thiết bị thi công di chuyển sang thi công nơi khu vư ïc khác cọc đãphải có chuyển vị ngang Tuy nhiên, cư ù kết GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 89 - quan trắc nhàthầu suốt trình thi công cọc chư a bị chuyển vị ngang đầu cọc thi công cọc lân cận Do đó, khu xư û lý nư ớc thải nguyên nhân thiết bị thi công vận hà nh bên tác dụng đáng kểcógây chuyển vịlớn cọc đãthi công xong bên cạn h 2c Áp lực đất không cân đào đất phía cọc : Sau thi công xong cọc, trư ng hợp cao độ mặt đất cao cao độ dư ø ng cọc, phải đà o sâu xuống đểthi công hệ móng Đểhạn chếsư ïdi chuyển thiết bị thi công, ngư i ta tiến hà nh đà o theo tư ø ng khu vư ïc gần nhất, đất đư ợc đà o lên vềmột phía cọc , điều nà y phùhợp với biện pháp thi công đà o đất đãđư ợc trình bà y mục III.2.2 (sơ lư ợt biện pháp thi công) Hơn nư õa, trình thi công cọc đất đư ợc nén chặt hư ớng, đà o đất bên áp lư ïc đất đư ợc giải phóng không cân bằng, lúc nà y cọc m việc tư ng chắn đất, dẫn đến xua át áp lư ïc sau lư ng cọc dẫn đến cọc bịchuyển vịngang 2d Áp lực đất không cân đắp đất bên không đầm chặt đất không cân bằng: Đối với gói thầu E, việc san lấp chuẩn bị mặt sẽtiến hà nh trư ớc vàđạt cao độ+1.50m tiến hà nh thi công đóng cọc Cao độđầu cọc sau đóng thấp cao độnền hư õu vàmóng bểxư û lý nư ớc thải thấp cao độ san lấp Vì nguyên nhân áp lư ïc đất không cân lớp đất đắp bên vàsư ïđầm chặt đất không cân bằn g đư ợc loại bỏ Nhóm 3: Nguyên nhân nội cọc: hộp nối bị phá hỏng dẫn đến mô hình làm việc cọc thay đổi Phân tích trư ng hợp s đồ m việc cọc thay đổi, nguy hiểm làta xem xét không tính toán õng đốt dư ới Đốt cù ng GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 90 - nằm đất yếu, đóchỉ cần lư ïc ngang nhỏcũng đủđểgây chuyển vịngang lớn đầu cọc Tuy nhiên hộp nối bị hỏng, theo phư ơng nén dọc đốt cọc có khả truyền lư ïc, cò n theo phư ơng chịu nhổdọc trục mối liên hệgiư õa đốt vàđốt dư ới Kết phân tích PIT cho đư ợc kết đốt cù ng, trư ng hợp nà y ta sở đểđánh giá Đối với nguyên nhân nà y ta sẽphân tích đánh giálại phần kết luận chư ơng III.5.1.2 Kết luận nguyên nhân: Như cọc khu xư û lý nư ớc thải bị chuyển vị ngang việc đà o đất không cân cộng với việc gia tăng áp lư ïc đất cộng dồn biện pháp thi công hư ớng Sau ta sẽphân tích tính toán phần mềm Allpile đểđánh giá vềsư ï ảnh hư ởng nguyên nhân III.5.2 Tính toán nguyên nhân: III.5.2.1 Tính toán theo phần mềm ALLPILE: Thông tin vềphần mềm: Phần mềm ALLPILE đư ợc sản xuất công ty CivilTech sofltware năm 2002 P hần mềm nà y đư ợc sản xuất vàđư ợc lấy ý kiến tư øcác nhàchuyên môn vềkết cấu, địa chất vàđư ợc áp dụng Mỹvàtrên khắp thếgiới CivilTech Software employs engineers with expertise and years of experience in structural, geotechnical and software engineering to develop a variety of engineering programs which are efficient, easy to learn, practical, and reliable The CivilTech Software program series includes Shoring, Heave, Lpres, Epres, Upres, All -Pile, SuperLog, and some lab testing programs These programs are widely used in the U.S and around the world For more information or downloading the free trial version of above software, please visit www.civiltech.com CivilTech Software 400 108th Ave NE, Suite 400;Bellevue, WA 98004 U.S.A; III.5.2.1.1 Mô hình toán: Đặc trư ng hình học: loại cọc BTCT: 40x40 cm; l = 42m GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 91 - S = 1400 cm ; I = 213333 cm 4; E = 20683 MP/m 2; W = 3.77KN/m Cao độmặt đất hư õu : +1.500m ; Lớp 1: cát san lấp dà y 0.5m, lớp đất bên dư ới hồsơ địa chất Cao độdư ø ng cọc là: Đầu cọc: +1.00m, thấp mặt đất 0.5m Mũi cọc: -41.00m, đặt o lớp đất số4 Hình III.6 : Nhập thông sốđặc trư ng co ïc - Môhình cọc đất sau: Đểáp dụng tính toán với tư ø ng trư ng hợp đà o đất với chiều sâu khác nhau, đà o nh lớp, lớp dà y 2m Tuy nhiên, với chư ơng trình Allpile môhình đư ợc bà i toán trình tư ïthi công nên ta giả thiết tư ø ng trư ng hợp đà o đất bên cọc cao vàthay thếlớp đất tải trọng phân bốtheo chiều dọc cọc: III.5.2.1.2 Trường hợp đào lớp dày: 2m, mô hình toán sau: Cao độđầu cọc cao mặt đất tư ïnhiên : 1.5m GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 92 - Lớp đất thư ùnhất là2a: chiều dà y : 29.2 -1 = 28.2m Các lớp đất khác giư õnguyên theo báo cáo khảo sát địa chất Môhình bà i toán sau: Hình III.7: Môhình hoác cọc bư ớc đà o lớp Tải trọng đư ợc lập sau: Tại z=0; p =0; Taïi z =1.5; p = 1.48*1.5 = 22.2 Kn/m đư ợc phân bốtrên bềrộng 0.4m GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 93 - Hình III.8: Nhập thông sốtải trọng tác dụng Kết quảphân tích sau: ALLPILE Version 3.2E - LATERAL ANALYSIS OUTPUT DATA ****************************************************************** At Pile Head: Deflection at Head = 30.50 - cm Shear at Head = 0.10- kN Moment at Head = 0.00 kN-m Maximum Values: Max Deflection = 30.50- cm Max Shear = 20.20- kN Max Moment = 65.00 kN -m Point of Fixity: Point of zero deflection: yt = 0, at z = 34.6 - m from pile top Lateral Stiffness based on zero deflection = 0.0 - kN/m Point of zero slope, St = 0, at z =35.7 - m from pile top Lateral Stiffness based on zero slope = 0.0 - kN/m _ GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 94 - END PILE DEFLECTION & FORCE vs DEPTH Depth (z) from Pile Head - m DEFLECTION, yt - cm -30.50 MOMENT, M kN-m +30.50 -65 SHEAR, P - kN +65 -20 SOIL RESISTANCE, R - kN/m +20 -15 Water +15 Ground 12 15 18 21 24 27 30 33 yt=0 at 34.6- m St=0 at 35.7- m 36 39 42 Head Deflaction=30.500 Max Deflaction=30.500 Head Moment=0.0 Max Moment=65.0 Head Shear=0.1 Max Shear=20.2 Head Reaction=0.0 Max Reaction=15.4 Pile Tip 45 CIVILTECH Nha may xu ly nuoc thai Coc nghieng SOFTWARE ALL-PILE Version 3.2E, CivilTech Software Figure www.civiltech.com Hình III.9: Kết quảbiểu đồchuyển vị, lư ïc theo chiều sâu cọc Kết luận: đào sâu 2m đầu cọc bị chuyển vị ngang 30.5cm III.5.2.1.3 Trường hợp đào lớp thêm 0.5m, tổng cộng chiều sâu đào 2.5 m Cao độđầu cọc cao mặt đất tư ïnhiên : 2m Lớp đất thư ùnhất là2a: chiều dà y : 29.2 -1.5 = 27.7m Các lớp đất khác giư õnguyên theo báo cáo khảo sát địa chất Môhình bà i toán sau: Tải trọng đư ợc lập sau: Tải trọng phân bốtam giác Tại z=0; p =0; GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 - Trang 95 - LUẬN VĂN THẠC SĨ Tại z =2; p = 14.8*2 = 29.6 KN/m2 đư ợc phân bốtrên bềrộng 0.4m Kết quảphân tích sau: **** FATAL ERROR **** DEFLECTION AT PILE HEAD = VALUE OF 30E+01 IS LARGER THAN THE ALLOWABLE 30E+01 AFTER 40 ITERATIONS ( Độ lệch đầu cọc = 30E+0.1 lớn giá trị cho phép 30E+01 sau lần tính lặp thứ 40) PLEASE CHANGE THE DATA AND RUN A GAIN! (vui lòng thay đổi liệu chạy lại) Nhận xét: chuyển vị đầu cọc trư ng hợp nà y vư ø a với giá trị cho phép quátrình tính lặp lần thư ù 40 III.5.2.1.4 Tính toán với khả chịu lực ngang theo tí nh toán Broms Q = 14.4KN đặt đầu cọc: Môhình bà i toán đư ợc giư õnguyên, ta thêm ngoại lư ïc ngang tác dụng đầu cọc làQ = 14.4 KN GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 - Trang 96 - LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình III.10: Nhập thông sốlư ïc tác dụng lên đầu cọc Kết quảphân tích sau: DEFLECTION AT PILE HEAD = 30E+01 IS LARGER THAN THE ALLOWABLE VALUE OF 30E+01 AFTER 10 ITERATIONS PLEASE CHANGE THE DATA AND RUN AGAIN! Nhận xét kết quảnà y gần trù ng với kết quảcủa trư ng hợp đà o sâu 2.5m III.5.2.2 Nhậ n xét kết tính toán theo phần mềm ALLPILE: Các biểu đồ thu đư ợc có hình dang giống lý thuyết tính theo phư ơng pháp Broms Chuyển vị đầu cọc thu đư ợc đà o không cân 2m đất cao độđầu cọc cao mặt đất là1.5m là30.5cm Chuyển vị cọc sẽvư ợt giá trị cho phép tiếp tục đà o không cân thêm 0.5m, cao độđầu cọc cao mặt đất là2m GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 97 - Kết tính toán cho kết chuyển vị đầu cọc tư ơng đối phùhợp với thư ïc tếchuyển vị công trình Khu xư û lý nư ớc thải theo kết quan trắc Nhà thầu III.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG: Trong trư ng hợp cụthểcủa công trình nhàmáy xư û lý nư ớc thải cư ù trình tư ïthi công cọc đểxác định nguyên nhân gây chuyển vị đầu cọc Không õng phân tích tư øgiai đoạn thi công đóng cọc màcò n phải xem xét phân tích tư øgiai đoạn chuẩn bị thi công đến thờ i điểm trư ớc thi công bệmóng liên kết cọc Nguyên nhân dẫn đến sư ïchuyển vịcủa cọc sau: Do sư ïchênh lệch áp lư ïc đất tác dụng phía phát sinh trình thi công đà o đất Thiết bịđà o thi công đà o đất mái dốc hệcọc phát sinh tải trọng cộng dồn với áp lư ïc đất gây chuyển vị Sơ đồthi công không phùhợp, áp lư ïc đất bị nén chặt phía nên đà o đất m giải phóng áp lư ïc gây xôngang cọc Các sai sót đóchủyếu đến tư øbiện pháp thi công không phùhợp, cụthểnhư sau: Yêu cầu thiết kếlàtiến hà nh san lấp n bộmặt thi công đến cao độ+1.50m, cao cao độdư ø ng cọc Do đó, trình thi công đóng cọc, ngư i ta phải dù ng cọc dẫn đểđóng phần n ằm sâu đất để đạt cao độ thiết kế Đoạn nằm sâu đất khó kiểm soát vị trí cọc độthẳng đư ùng cọc Trình tư ïthi công theo biện pháp thi công không phùhợp bao gồm: - Việc đà o đất không cân lànguyên nhân cọc bị chuyển vịngang - Cách bốtrí máy đà o nằm mái dốc sư ûa mái dốc m tăng tải tr ọng tác dụng vềmột phía mái dốc GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 98 - Biện pháp ngăn ngư ø a, kinh nghiệm thư ïc tiễn trư ng hợp nà y : - Chia tư ø ng khu vư ïc thi công riêng biệt: ph ân biệt tư ø ng nhóm cọc theo tư ø ng khu vư ïc có cù ng cao độ, sau đóng xong tư ø ng khu vư ïc tiến hà nh m móng trư ớc đóng khu vư ïc lân cận - Tổchư ùc thi công đà o vàvận chuyển đất không cho thiết bị đư ùng mái dốc m tăng áp lư ïc ngang đất Các kết luận nguyên nhân , biện pháp ngăn ngư ø a chuyển vị ngang làcơ sở đểrút kinh nghiệm thi công đối vơ ùi công trình có cù ng quy trình thi công tư ơng tư ï GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 99 - CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tư ønhư õng phân tích lý thuyết vàkết phân tích tư ợng cọc bị chuyển vị ngang Nhàmáy xư û lý nư ớc thải điều kiện thi co âng cọc đất yếu địa chất khu vư ïc miền Nam -Việt Nam, ta rút sốkết luận sau: Cóthểphân chia nguyên nhân gây chuyển vịđầu cọc : - Lư ïc tác dụng giư õa búa lên đầu cọc không đồng trục - Sư ïchênh lệch áp lư ïc đất tác dụng không cân về2 phía cọc - Sư ïthay đổi sơ đồlà m việc cọc sư ïhư hỏng hộp nối cọc Không cóbiện pháp khắc phục u cho cọc bị chuyển vị ngang đểcọc trởvềvị trí ban đầu, cóthểxem xét đến giải pháp khắc phục đểđảm bảo khả chịu tải trọng móng cọc Tù y theo nguyên nhân gây chuyển vị mư ùc độchuyển vị ngang đầu cọc đểcóthểxem xét đến biện pháp khắc phục hợp lýnhất Đối với õng móng cho phép mặt bằng, kh oảng cách giư õa cọc không nhỏ nên xem xét đến phư ơng án thi công cọc bùthay thếcọc bị chuyển vịngang Khi thi công cọc đất yếu, đểngăn ngư ø a vàtránh sư ïcốvềchuyển vị ngang cọc, cần lư u ýmột sốvấn đề: - Tổchư ùc sơ đồ thi công hợp lý nhằm không gây sư ïchênh lệch áp lư ïc ngang tác dụng lên cọc do: lệch tâm búa vàcọc, đà o đắp đất không cân - Kiểm tra kỹcông đoạn thư ïc hộp nối cọc GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 100 - Ngoà i cần phải tổchư ùc quan trắc cọc suốt trình thi công trư ớc thi công bệ móng nhằm loại trư ø yếu tốlànguyên nhân gây ca ùc lư ïc theo phư ơng ngang cọc Việc khảo sát, kiểm tra chất lư ợng cọc phép thư û PIT, PDA, nén tónh đểxác định chất lư ợng vật liệu cọc vàkhả mang tải dọc trục cọc nhiều thờ i gian vàchi phí, có thểdẫn đến tiến đo ä công trình bị chậm trễlà m giảm hiệu quảcủa dư ïán Khi cọc có chuyển vị ngang lớn có thểxảy trư ng hợp cọc bị phá hoại vềmặt vật liệu bị thay đổi vềsơ đồlà m việc cọc (hư hỏng hộp nối) Trong trư ng hợp, cọc bị chuyển vị ngang muốn đư ợc phép tận dụng lại phải dư ïa o kết quan trắc vàkết thư û nghiệm đểđảm bảo không cò n chuyển vịngang vàgiátrịkhảnăng chịu tải cò n lại GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 101 - Phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO Quy trình thiết kếmóng cọc số: TCVN 205: 1998 Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kếcầu theo tiêu chuẩn AASTHO (phần móng cầu): 22TCN 272 – 05 phần 10: móng Tiêu chuẩn: TCXDVN 359: 2005 thí nghie äm kiểm tra khuyết tật phư ơng pháp biến dạng nhỏ – PIT Tiêu chuẩn ASTM 4945– 00 : Standard test mothode for high strain dynamic testing of pile – PDA Tiêu chuẩn TCXDVN 269 – 2002 : Tiêu chuẩn cọc – biện pháp thư û cọc tải trọn g nén dọc trục Tiêu chuẩn TCXD 286_2003: Đóng vàép cọc - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu Cơ học đất – R Whitlow 1999 : tập 1, tập Thí nghiệm vàkiểm tra chất lư ợng cọc – Cung Nhất Minh, Diệp Vạn Linh, Lư u Hư ng Lục – Nhàxuất xây dư ïng 1999 Thí nghiệm đất trư ng vàư ùng dụng torng phân tích móng – GS.TS VũCông Ngư õ, Th.s Nguyễn Thái - Nhàxuất khoa học vàkỹthuật 10 Móng cọc, phân tích vàthiết kế– GS.TS VũCông Ngư õ, Th.s Nguyễn Thái Nhàxuất khoa học vàkỹthuật 11 Cơ học đất – TS Châu Ngọc Ẩ n – Nhàxuất Đại học quốc gia 2004 12 Designe of pile foudation – Department of the army U.S army corp of engineers 15/01/1991 GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Trang 102 - 13 Hồsơ thiết kếNhàmáy xư û lý nư ớc thải thuộc gói thầu E - dư ïán Cải thiện môi trư ng nư ớc TP.HCM giai đoạn Tư vấn quốc tếThái Bình Dư ơng (Pacific Consultants International - PCI) – Nhật Bản lập 14 Biện pháp thi công sốMS-G06 cho công tác đà o vàsan lấp cát – REV 01 nhàthầu Liên danh N.E.S – Nhật Bản ngà y 03/5/2005 đãđư ợc Tư vấn PCI phêduyệt 15 Biện pháp thi công sốMS-G17 cho công tác đóng cọc nhàthầu Liên danh N.E.S – Nhật Bản đãđư ợc Tư vấn PCI phêduyệt 16 Báo cáo kết khảo sát địa chất khu vư ïc xây dư ïng gói thầu E Trung tâm Nghiên cư ùu công nghệvàthiết bịcông nghiệp (RECTIE) thư ïc 17 Báo cáo kết quảkhảo sát Nhàthầu N.E.S JV vềvịtrí cọc bịdịch chuyển đãđư ợc tư vấn PCI xác nhận 18 Báo cáo kết thư û nghiệm cọc, khu xư û lý nư ớc thải (Khu A) công ty Kiểm định xây dư ïng Sà i Gò n GS.TS Huỳ nh Chánh Thiên chủ trì thư ïc vàBan cốvấn: GS.TS VũCông Ngư õ 19 Báo cáo tổng hợp vềhệcọc bị dịch chuyển khu xư û lý nư ớc thải (Khu A) công ty Kiểm định xây dư ïng Sà i Gò n GS.TS Huỳ nh Chánh Thiên chủ trì thư ïc vàBan cốvấn: GS.TS VũCông Ngư õ GVHD: VŨ XUÂN HÒA HV: Lê Thanh Hiền – MS:00105011 ... NGUYÊN NHÂN , BIỆN PHÁP NGĂN NGỪA VÀ KHẮC PHỤC CHUYỂN VỊ NGANG ĐẦU CỌC Như đãphân tích ? ?trên phần giới thiệu biện pháp thi công vàlýthuyết chịu lư ïc cọc đóng đất yếu Điều kiện đểgây chuyển vị. .. vụ nghiên cứu: Nghiên cư ùu tư ợng v? ?nguyên nhân gây chuyển vị ngang đầu cọc đểtư øđó đềra biện pháp khắc phục vàphò ng ngư ø a làmục đích vànhiệm vụ đềtà i nghiên cư ùu nà y Phương pháp nghiên. .. chuyển vị ngang đểtư øđóxác định đư ợc nguyên nhân vànguồn gốc chuyển vị ngang Thông qua bư ớc phân tích nguyên nhân gây chuyển vị ngang đềxuất biện pháp hư õu hiệu để khắc phục vàphò ng ngư ø a cọc