Nghiên cứu xác định khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi có khuyết tật

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - TRẦN BẢO PHƯƠNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI CÓ KHUYẾT TẬT CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU – HẦM MÃ SỐ NGÀNH : 60.58.25 KHÓA : 2005 LUẬN VĂN THẠC SĨ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : TRẦN BẢO PHƯƠNG Phái : Nam Ngày tháng năm sinh : 08 - 04 - 1980 Nơi sinh : Đà Lạt Chuyên ngành : Xây dựng Cầu – Hầm Mã số ngành : 60.58.25 Khoá : 2005 MSHV : 04005669 I- Tên đề tài NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI CÓ KHUYẾT TẬT II- Nhiệm vụ nội dung luận văn 1- Nhiệm vụ - Nghiên cứu khả chịu lực cọc khoan nhồi gặp khuyết tật q trình thi cơng Dựa kết thí nghiệm đánh giá chất lượng cọc kết tính tốn nội lực với mơ hình tính tốn có xem xét đến khuyết tật để đánh giá lại khả chịu lực thực tế cọc khoan nhồi 2- Nội dung luận văn - Mở đầu - Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI 1.1 Tổng quan tình hình phát triển cọc khoan nhồi Việt Nam 1.2 Tình hình ứng dụng cơng nghệ cọc khoan nhồi Việt Nam 1.3 Các cố thường gặp cọc khoan nhồi, nguyên nhân biện pháp xử lý 1.4 Một số cơng trình xảy cố thi công cọc khoan nhồi - Chương 2: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CKN 2.1 Thí nghiệm nén tĩnh cọc 2.2 Thí nghiệm siêu âm cọc (SONIC) 2.3 Thí nghiệm biến dạng nhỏ (PIT) 2.4 Thí nghiệm biến dạng lớn (PDA) 2.5 Thí nghiệm tia Gama 2.6 Thử tĩnh hộp Osterberg 2.7 Thử tĩnh động Stanamic (STN) 2.8 Tổng hợp phương pháp đánh giá chất lượng cọc - Chương 3: TÍNH TỐN CỌC KHOAN NHỒI 3.1 Tổng quan tiêu chuẩn hành Việt Nam 3.2 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi khơng có khuyết tật 3.3 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi có khuyết tật - Chương 4: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THỰC TẾ THEO PHƯƠNG PHÁP KIẾN NGHỊ CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận kết nghiên cứu Kiến nghị III- Ngày giao nhiệm vụ : IV- Ngày hoàn thành : V- Cán hướng dẫn : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Nội dung đề cương luận văn cao học thông qua hội đồng chuyên ngành CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS.PHÙNG MẠNH TIẾN TS.LÊ BÁ KHÁNH LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Phùng Mạnh Tiến Chữ ký : Cán chấm phản biện : TS Cao Văn Triệu Chữ ký : Cán chấm phản biện : TS Võ Phán Chữ ký : Luận văn bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 08 năm 2008 Lời cảm ơn ! Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phùng Mạnh Tiến tận tình hướng dẫn suốt thời gian thực luận văn Xin cảm ơn Thầy hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt luận văn này! Tôi xin chân thành cảm ơn tất thầy cô môn Cầu Đường –Trường Đại học Bách Khoa TP HCM tận tình hướng dẫn giúp đỡ từ bước chân vào đại học ngày hôm nay! Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học giảng dạy, giúp đỡ suốt năm học cao học! Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn toàn thể gia đình, Mẹ, bè bạn, đồng nghiệp, đặc biệt vợ động lực để cố gắn phấn đấu học tập để đạt kết tốt nhất! HVTH Trần Bảo Phương TÓM TẮT Do ưu điểm cọc khoan nhồi ứng dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi phổ biến vào nước ta, năm gần cơng trình có qui mơ lớn xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải mà đặc biệt cơng trình cầu lớn có xu hướng sử dụng móng cọc khoan nhồi cách rộng rãi Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm mà cọc khoan nhồi mang lại cọc khoan nhồi ln tồn số hạn chế mà điển hình việc kiểm soát chất lượng cọc khoan nhồi khắc phục cố công tác thi công cọc nhồi Để ứng dụng cọc khoan nhồi cách hiệu tận dụng hết khả mang tải cọc khoan nhồi, cọc khoan nhồi bị khuyết tật Với việc nghiên cứu tính toán khả chịu tải cọc khoan nhồi bị khuyết tật ta đánh giá lại sức chịu tải cọc, từ đưa hướng xữ lý tận dụng triệt để cọc bị khuyết tật nhằm mang lại hiệu cao Nội dung luận văn “Nghiên cứu xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi bị khuyết tật ” tập trung nghiên cứu vấn đề :  Tổng quan cọc khoan nhồi : tình hình phát triển cọc khoan nhồi Việt Nam, công nghệ cố thường gặp công tác thi công cọc khoan nhồi  Phương pháp đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi : thí nghiệm nén tĩnh cọc, siêu âm, PIT, PDA, STN  Tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo tiêu chuẩn hành Việt Nam  Tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi có xem xét đến ảnh hưởng khuyết tật  Tính tốn số cơng trình thực tế  Từ kết tính tốn cụ thể, đưa nhận xét, kết luận hướng nghiên cứu ABSTRACT OF THESIS Due to the superiority of the bored cast-in-place pile as well as the popularity of the applications of its technology in VietNam In recent years, in big construction projects in the civil, industries, transportation areas, especially the construction of big bridges, there has been a net tendency to use the bored cast-in-place pile foundation on a broad scale However, besides its advantages, there still exists some limits to the use of the bored cast-in-place pile of which typical examples are the problem of quality control of the piles and that of overcoming the adverse events that could happen while working with them To make the most effective use of the bored cast-in-place piles, we must find away to make the most of its bearing capacity, even if it has some defects By calculating the bearing capacity of a defective bored cast-in-place pile, we can reestimate its bearing capacity, and then propose a solution and make the most efficient use of a defective pile The thesis “ Determination of the bearing capacity of a defective bored cast-in-place pile” will examine the following subjects :  General view about the bored cast-in-place pile : Development of its use in VietNam, its technology and the problems that are usually met in practice  Quality control methods : TEST LOAD, SONIC, PIT, PDA, STN  Calculation of the bearing capacity of a pile according to present VietNamese standards  Calculation of the bearing capacity of a pile taking into account of its defects  Calculation of some real projects  From the results of the concrete calculation, conclude and propose ulterior study MỤC LỤC MỞ ĐẦU 01 Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI 1.1 Tổng quan tình hình phát triển cọc khoan nhồi Việt Nam - 03 1.1.1 Tình hình phát triển cọc khoan nhồi cơng trình cầu - 03 1.1.2 Tình hình phát triển cọc khoan nhồi cơng trình DD – CN 03 1.2 Ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi Việt Nam 04 1.2.1 Các phương pháp thi công cọc khoan nhồi - 04 1.2.2 Qui trình – Cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi - 05 1.2.3 Tình hình ứng dụng cơng nghệ - 19 1.2.4 Một số hướng nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi nước ta 20 1.3 Các cố thường gặp cọc khoan nhồi, nguyên nhân, biện pháp xử lý 23 1.3.1 Giai đoạn khoan tạo lỗ 23 1.3.2 Giai đoạn cấu tạo, gia công hạ lồng thép - 31 1.3.3 Giai đoạn đổ bê tông cọc 31 1.4 Một số cơng trình xảy cố thi công cọc khoan nhồi 36 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI 2.1 Thí nghiệm nén tĩnh cọc - 42 2.2 Thí nghiệm siêu âm cọc (SONIC) 45 2.3 Thí nghiệm biến dạng nhỏ (PIT) - 50 2.4 Thí nghiệm biến dạng lớn (PDA) 56 2.5 Thí nghiệm tia Gama 62 2.6 Thử tĩnh hộp Osterberg - 63 2.7 Thử tĩnh động Stanamic (STN) - 73 2.8 Tổng hợp phương pháp đánh giá chất lượng cọc 80 Chương 3: TÍNH TỐN CỌC KHOAN NHỒI 3.1 Tổng quan tiêu chuẩn hành Việt Nam - 85 3.2 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi khơng có khuyết tật - 87 3.2.1 Dự tính sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05 - 87 3.2.2 Dự tính sức chịu tải cọc theo TCXDVN 195-1997 92 3.2.3 Dự tính sức chịu tải cọc theo TCXDVN 205-1998 - 94 3.2.4 Ví dụ tính tốn số cơng trình thực tế - 96 3.2.5 Nhận xét phương pháp tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất 98 3.3 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi có khuyết tật 99 3.3.1 Đường kính lỗ khoan lớn nhỏ sai số cho phép - 99 3.3.2 Trồi, tụt cốt thép 101 3.3.3 Bê tông cọc bị phân tầng, không đạt chất lượng thiết kế - 105 3.3.4 Chiều sâu mùn mũi cọc lớn cho phép 107 3.3.5 Không rút ống vách - 108 3.3.6 Giả sử cọc đồng thời bị nhiều khuyết tật 110 Chương 4: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THỰC TẾ THEO PHƯƠNG PHÁP KIẾN NGHỊ - 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận kết nghiên cứu 1.1 Tính đắn việc mơ hình hóa khuyết tật - 119 1.2 Kết luận ảnh hưởng khuyết tật đến khả chịu tải cọc 120 1.3 Kết luận tính cần thiết định sửa chữa khuyết tật cọc - 120 Kiến nghị 120 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành Cầu – Hầm MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Móng cọc nói chung cọc khoan nhồi nói riêng ngày sử dụng rộng rãi cho cơng trình có tỉ trọng lớn xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải Trong mười lăm năm qua, công nghệ cọc khoan nhồi áp dụng mạnh mẽ xây dựng cơng trình nước ta trở thành giải pháp để giải yêu cầu xây dựng móng cơng trình Ước tính hàng năm thực khoảng 50 chi phí khoảng 300 70 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đường kính 0,8 2,5m, với 400 tỷ đồng Vì việc tìm biện pháp kinh tế - kỹ thuật để sử dụng móng cọc khoan nhồi có hiệu vấn đề cần thiết nhà nghiên cứu mà nhà thiết kế, nhà thầu, tư vấn giám sát Bên cạnh ưu điểm mà cọc khoan nhồi đem lại việc thiết kế thi cơng cọc khoan nhồi địi hỏi phải có chuẩn bị kỹ từ bắt đầu đến kết thúc, cần có trình độ kinh nghiệm công tác thi công cọc khoan nhồi, công nghệ đổ bê tông cọc để hạn chế tối đa cố xử lý cố, khuyết tật cách nhanh chóng Trong thực tế, cố q trình thi cơng cọc khoan nhồi khơng tránh khỏi, việc kiểm tra đánh giá chất lượng cọc có vai trị quan trọng Hiện có nhiều phương pháp kiểm định, đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi, nhiên phương pháp có ưu khuyết điểm riêng Do đó, việc tìm phương pháp kiểm tra chất lượng cọc tối ưu, nâng cao mức độ tin cậy công tác kiểm định kết hợp với lý thuyết tính tốn giúp cho người thiết kế có đủ sở đề xuất phương án hợp lý, hiệu tận dụng hết khả làm việc cọc khoan nhồi Trong phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi, thí nghiệm siêu âm cọc (SONIC) thiếu, thông qua kết thí nghiệm siêu âm cọc đánh giá chất lượng cọc nhồi, phát khuyết tật thân cọc Bên cạnh phải kết hợp với số kết thí nghiệm khác (Nén tĩnh, PDA, PIT…) để đánh giá khả chịu lực chất lượng cọc Thông thường để đánh giá kết thí nghiệm siêu âm người ta dựa vào tốc độ (thời gian) truyền sóng qua mơi trường bêtơng từ đưa kết cường độ bêtông, độ đồng đánh giá chất lượng cọc Tuy nhiên không khách quan công tác đánh giá kết cọc khoan nhồi thí nghiệm siêu âm mà khơng xem xét đến kết tính tốn ban đầu cọc (biểu Trang - - ... lượng cọc - Chương 3: TÍNH TỐN CỌC KHOAN NHỒI 3.1 Tổng quan tiêu chuẩn hành Việt Nam 3.2 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi khơng có khuyết tật 3.3 Xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi có khuyết. .. công cọc nhồi Để ứng dụng cọc khoan nhồi cách hiệu tận dụng hết khả mang tải cọc khoan nhồi, cọc khoan nhồi bị khuyết tật Với việc nghiên cứu tính tốn khả chịu tải cọc khoan nhồi bị khuyết tật. .. lượng cọc khoan nhồi - Nghiên cứu phương pháp tiêu chuẩn tính tốn khả chịu tải cọc khoan nhồi - Nghiên cứu mơ hình hóa khuyết tật cọc khoan nhồi để phục vụ tính tốn khả chịu tải cọc có khuyết tật,