Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi vào công trình cầu với hoạt tải h30 trong điều kiện đất yếu ở đồng bằng sông cửu long

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VƯƠNG TRUNG NGHĨA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI VÀO CÔNG TRÌNH CẦU VỚI HOẠT TẢI H30 TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Công trình đất yếu Mã số ngành: 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2003 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học1 : GS.TSKH Lê Bá Lương Cán hướng dẫn khoa học2 : TS Võ Dũng Cán chấm nhận xét : GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ Cán chấm nhận xét : TS Cao Văn Triệu Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày 06 tháng 09 năm 2003 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc - - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Vương Trung Nghóa Phái: nam Ngày tháng năm sinh: 12/02/1971 Nơi sinh: Hà Tây Chuyên ngành: Công trình đất yếu Mã số: 31.10.02 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI VÀO CÔNG TRÌNH CẦU VỚI HOẠT TẢI H30 TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi vào công trình cầu với hoạt tải H30 điều kiện đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long Nội dung: Phần I : Nghiên cứu tổng quan Chương 1: Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi móng cầu Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Phần II : Nghiên cứu sâu phát triển Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 4: Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 5: Nghiên cứu giải pháp thi công cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 6: Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Phần III : Kết luận kiến nghị Chương 7: Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2003 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 20/08/2003 V : GS.TSKH Lê Bá Lương, TS Võ Dũng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CB HƯỚNG DẪN CB HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH GS.TSKH Lê Bá Lương TS Võ Dũng BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH Lê Bá Lương Nội dung Đề Cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2003 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Để có kết ngày hôm nay, xin chân thành biết ơn đến tất Thầy Cô truyền đạt kiến thức hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành Luận văn thạc só: * Giáo sư - Tiến só Khoa học Chủ nhiệm ngành Lê Bá Lương * Giáo sư - Tiến só Khoa học Nguyễn Văn Thơ * Tiến só Phó Chủ Nhiệm Khoa KTXD Châu Ngọc Ẩn * Thạc só Chủ Nhiệm Bộ Môn Võ Phán * Phó giáo sư - Tiến só Trần Thị Thanh * Tiến só Cao Văn Triệu * Tiến só Lê Bá Khánh * Tiến só Lê Bá Vinh * Phó giáo sư -Tiến só Nguyễn Quang Điển * Viện só - Tiến só Nguyễn Văn Đáng * Tiến só Ngô Trần Công Luận Xin chân thành biết ơn Giáo sư – Tiến só Khoa học Lê Bá Lương Tiến Só Võ Dũng tận tình hướng dẩn để hoàn thành Luận Văn Thạc Só Xin tỏ lòng cảm ơn lãnh đạo tập thể Thầy Cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học giúp đỡ suốt khóa đào tạo Xin chân thành biết ơn đến Thầy Cô môn Cơ học đất – Nền móng công trình, Bạn đồng nghiệp xa gần, Gia đình hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trình học tập hoàn thành luận văn Học viên Vương Trung Nghóa TÓM TẮT LUẬN VĂN -O - Hiên nay, cọc khoan nhồi ngày sử dụng rộng rãi ngành xây dựng công trình giao thông nước ta, giải vấn đề móng sâu công trình cầu điều kiện địa chất phức tạp mà loại cọc đóng đáp ứng Tuy nhiên việc ứng dụng cọc khoan nhồi vào công trình cầu nước nói chung, Đồng Bằng Sông Cửu Long nói riêng mẻ giai đoạn phát triển Đã có nhiều cố xảy đa dạng tạo lên nhiều nhược điểm cho cọc khoan nhồi Cũng có nhiều công trình nghiên cứu để khắc phục nhược điểm nhằm tăng cường khai thác ưu cọc khoan nhồi kết thu hạn chế Để góp phần hoàn thiện, Luận Văn nghiên cứu đưa giải pháp để ứng dụng hiệu cọc khoan nhồi vào công trình cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Luận văn gồm phần, chương với nhiệm vụ là: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi vào công trình cầu với hoạt tải H30 điều kiện đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 1: Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi dứới móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 3,4: Nghiên cứu cấu tạo tính toán cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 5: Nghiên cứu giải pháp thi công cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 6: Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 7: Rút nhận xét, kết luận công tác nghiên cứu kiến nghị Đề tài luận văn thực thời gian ngắn nên có nhiều hạn chế không tránh khỏi sai sót SUMMARY Today, the increasing use of pneumatic drills in our country’s public works has solved the problem of deep foundations in geological conditions unfavorable to power hammers However, the use of pneumatic drills for bridge building in the Mekong Delta as well as in Vietnam remains quite new and is taking its first steps Many incidents have occurred, thus showing various defects of pneumatic drills On the other hand, there has been a lot of research work for repairing those defects, helping to make the most of the benefits of pneumatic drills, but the results are not very satisfactory Accordingly, this thesis is aimed at advancing solutions to the best use of pneumatic drills for H30-load bridges in the Mekong Delta These are the seven chapters of this thesis: Subject: Use of pneumatic drills for H30-load bridges in the Mekong Delta’s geological conditions Chapter I: Overview of pneumatic drills in use for H30-load bridges in the Mekong Delta Chapter II: conditions Overview research into the Mekong Delta’s geological Chapter III,IV: In-depth research into the features of pneumatic drills for H30-load bridges in the Mekong Delta Chapter V: In-depth research into the best use of pneumatic drills for H30load bridges in the Mekong Delta Chapter VI: In-depth research into quality management for pneumatic drills for H30-load bridges in the Mekong Delta Chapter VII: Conclusions and suggestions As there may still be mistakes and shortcomings in this thesis, we welcome all your valuable suggestions MUÏC LUÏC -O - Nội dung Trang Tóm tắt luận văn PHẦN A: NỘI DUNG ĐỀ TÀI Mở đầu PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi móng cầu với hoạt tải H30 Đồng Bằng Sông Cửu Long 1.1 Nghiên cứu thành công cọc khoan nhồi… 3 1.1.1 Nghiên cứu tình hình sử dụng cọc khoan nhồi móng cầu nước 1.1.2 Nghiên cứu thành công cọc khoan nhồi 1.2 Nghiên cứu cố cọc khoan nhồi 1.2.1 Ví dụ cố cọc khoan nhồi 1.2.2 Nghiên cứu dạng cố cọc khoan nhồi 1.3 Nghiên cứu tổng quan tính toán cọc khoan nhồi 11 1.4 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu 13 1.4.1 Nghiên đất yếu ven sông 13 1.4.2 Nghiên cứu cấu tạo cọc khoan nhồi 13 1.4.3 Nghiên cứu tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi 13 1.4.4 Nghiên cứu giải pháp thi công cọc khoan nhồi 14 1.4.4 Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng cọc khoan nhồi 14 Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 15 2.1 Khái quát Đồng Bằng Sông Cửu Long 15 2.2 Nghiên cứu đặc điểm địa chất Đồng Bằng Sông Cửu Long 15 2.3 Nghiên cứu đặc trưng lý đất Đồng Bằng Sông Cửu Long 17 2.4 Một số mặt cắt địa chất Đồng Bằng Sông Cửu Long 22 2.5 Nghiên cứu tính hấp phụ keo đất 27 2.5.1 Hấp phụ học 27 2.5.2 Hấp phụ lý học 27 2.5.3 Hấp phụ hóa học 27 2.5.4 Hấp phụ lý hóa 27 2.5.5 Hấp phụ sinh học 27 2.6 Nghiên cứu đặc điểm loại đất sét yếu thường gây cố cho cọc khoan nhồi 28 2.7 Nghiên cứu đặc điểm loại đất cát thường gây cố cho cọc khoan nhồi 28 2.8 Nhận xét kết luận PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo cọc khoan nhồi 30 3.1 Nghiên cứu khảo sát địa kỹ thuật cho móng cọc khoan nhồi móng cầu hoạt tải H30… 30 3.2 Nghiên cứu cấu tạo cọc khoan nhồi 32 3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn hình dạng cọc khoan nhồi 32 3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn đường kính cọc khoan nhồi 34 3.2.3 Nghiên cứu lựa chọn chiều dài cọc khoan nhồi 35 3.2.3 Nghiên cứu lựa chọn vật liệu cọc khoan nhồi 36 3.3 Nhận xét kết luận Chương 4: Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi…, ứng dụng kết nghiên cứu để tính toán 4.1 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi thiết kế 37 38 38 4.1.1 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi theo TCXD 205:1998 38 4.1.2 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi theo 22TCN 2722001 49 4.1.3 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi theo số công thức khác 54 4.1.4 Nghiên cứu cọc khoan nhồi tác dụng đồng thời tải trọng đứng, tải trọng ngang mô men 55 4.1.5 Khái quát yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc khoan nhồi 59 4.2 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi thi công 60 4.2.1 Nghiên cứu tính toán ổn định ống vách 60 4.2.2 Nghiên cứu tính toán ổn định vách lỗ khoan sử dụng dung dịch bentonite 65 4.3 Nhận xét kết luận 71 4.4 Ứng dụng kết nghiên cứu vào công trình cụ thể Chương 5: Nghiên cứu giải pháp thi công cọc khoan nhồi 71 78 5.1 Chuẩn bị thi công 5.2 Lựa chọn thiết bị thi công tạo lỗ cọc 80 5.3 Thi công ống vách 82 5.4 Nghiên cứu phương pháp xử lý cặn lắng 83 5.4.1 Ảnh hưởng cặn lắng chất lượng cọc 83 5.4.2 Phương pháp xử lý cặn lắng 85 5.4.3 Kiểm tra hiệu xử lý cặn lắng 87 5.5 Nghiên cứu dung dịch giữ thành lỗ cọc 88 5.5.1 Thành phần khoáng vật dung dịch Bentonite 88 5.5.2 Các đặc điểm bentonite ảnh hưởng đến ổn định lỗ khoan 89 5.5.3 Các giải pháp xử lý vấn đề ổn định 90 5.5.4 Những lưu ý sử dụng dung dịch sét 91 5.6 Nghiên cứu giải pháp xử lý cố thi công cốt thép 92 5.6.1 Các cố thường xảy 92 5.6.2 Nguyên nhân biện pháp xử lý 92 5.7 Nghiên cứu giải pháp xử lý cố thi công bê tông 94 5.4.1 Các cố từ công tác bê tông 94 5.4.2 Nguyên nhân biện pháp xử lý 94 5.8 Nhận xét kết luận 97 Chương 6: Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng cọc khoan nhồi 98 6.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 98 6.2 Nghiên cứu phương pháp kiểm tra cọc khoan nhồi móng cầu 98 6.2.1 Phương pháp truyền thống 98 6.2.2 Các phương pháp áp dụng công nghệ 101 6.3 Nghiên cứu sai số cho phép đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi 111 6.3.1 Qui định sai số cho phép số nước tiến tiến 111 6.3.2 Sai số cho phép lỗ cọc khoan nhồi TCXD 206:1998 112 6.3 Nhận xét 112 6.4 Nghiên cứu đánh giá xử lý chất lượng cọc khoan nhồi 113 6.4.1 Đánh giá xử lý chất lượng cọc khoan nhồi 113 6.4.2 Qui định số nước tiến tiến kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi 115 6.4.3 Qui định TCXD 206:1998 kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi 115 6.4.4 Nhận xét 115 6.5 kết luận chung công tác kiểm tra chất lượnng cọc khoan nhồi 117 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 118 Chương 6: Kết luận kiến nghị I Các nhận xét kết luận 118 118 Nghiên cứu tổng quan cọc khoan nhồi móng cầu 118 Nghiên cứu tổng quan đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 118 Nghiên cứu cấu tạo cọc khoan nhồi móng cầu Đồng Bằng Sông Cửu Long 119 Nghiên cứu tính toán cọc khoan nhồi móng cầu Đồng Bằng Sông Cửu Long 119 Nghiên cứu giải pháp thi công cọc khoan nhồi móng cầu Đồng Bằng Sông Cửu Long 119 Nghiên cứu giải pháp quản lý chất lượng cọc khoan nhồi móng cầu Đồng Bằng Sông Cửu Long 120 II Các kiến nghị 121 Các kiến nghị 121 Hướng nghiên cứu sâu 121 PHẦN B: ĐỀ CƯƠNG TÁC NGHIỆP 122 Phụ lục 123 Tài liệu tham khảo 125 Lý lịch trích ngang tác giả 126 Luận văn Thạc só Ngành: Công trình đất yếu 6.4.4 Qui định TCXD 206:1998 « cọc khoan nhồi » - yêu cầu chất lượng thi công Đã đưa yêu cầu tối thiểu khối lượng kiểm tra chất lượng bê tông cọc sau: Thông số kiểm tra Phương pháp kiểm tra Tỉ lệ kiểm tra tối thiểu (%) So sánh thể tích bê tông đổ vào lỗ cọc với thể tích hình học cọc 100 Khoan lấy lõi 1-2% + phương pháp khác Sự nguyên vẹn Siêu âm, tán xạ gamma có đặt ống 10-25% + phương pháp thân cọc trứơc khác Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT, MIM), quan sát khuyết tật qua ống lấy lõi camera vô tuyến Phương pháp biến dạng lớn PDA ≥50 4% không cọc Độ mở rộng Khoan đường kính nhỏ 36mm vùng 2-3 cọc lúc làm thử độ ngàm mở rộng đáy xuyên qua mũi cọc mũi cọc vào đá Cường độ bê Thí nghiệm mẫu lúc đổ bê tông tông thân cọc Thí nghiệm bê tông lõi lúc khoan Theo yêu cầu bảng Theo tốc độ khoan (khoan thổi không lấy lõi) Súng bắn nảy siêu âm bê tông đầu cọc 35 Ghi : - Thông thường kết hợp từ phương pháp khác trở lên để tiến hành so sánh kết Khi cọc có L/D >30 phương pháp kiểm tra qua ống đặt sẵn chủ yếu - Lớp bê tông bảo vệ, đường kính cọc hình dạng bên cốt thé p kiểm tra đầu cọc sau loại bỏ lớp bê tông cặn đầu cọc 6.4.4 Nhận xét : Khi vận dụng bảng thiết phải thay đổi để phù hợp với cọc khoan nhồi mố trụ cầu tỷ lệ nêu bảng phù hợp với công trình hạng mục công Học viên: Vương Trung Nghóa Trang 121 Luận văn Thạc só Ngành: Công trình đất yếu trình có số lượng cọc đủ lớn (>20 cọc) Đối với móng trụ cầu có số lượng cọc