Cọc franki và khả năng ứng dụng trong thiết kế xây dựng công trình nhà cao tầng ở khu vực nội thành hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT  TRẦN HỒNG HÀ CỌC FRANKI VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Ở KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT  TRẦN HỒNG HÀ CỌC FRANKI VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Ở KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI Chun ngành: Địa chất cơng trình Mã số: 60.44.65 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TÔ XUÂN VU HÀ NỘI, 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp kết nghiên cứu thân Các kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tác giả luận văn Trần Hồng Hà MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong xu hội nhập phát triển ngày nay, việc xây dựng cơng trình hạ tầng kỹ thuật tiến hành mạnh mẽ nước ta Vấn đề đặt xây dựng cơng trình cơng trình phải bền vững, có độ ổn định cao, sử dụng lâu dài Trong cơng trình xây dựng phận quan trọng móng cơng trình Chính việc lựa chọn giải pháp móng cơng việc quan trọng cấp thiết Móng cọc loại móng áp dụng rộng rãi Nó có lịch sử phát triển lâu đời Cùng với tiến khoa học kỹ thuật nói chung, móng cọc ngày cải tiến hoàn thiện Ngày nay, liền với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, phát triển kỹ thuật thi công cọc làm sản sinh không ngừng loại cọc mới, điều mở cho việc thiết kế móng cọc nhà cao tầng, từ lựa chọn loại cọc có tính kỹ thuật, lợi ích kinh tế cao, có cọc khoan nhồi Hiện nay, giới có loại cọc mở rộng đáy biết đến sử dụng rộng rãi cọc Franki Đặc trưng cọc Franki mở rộng đáy nên khả chịu tải cọc tăng lên nhiều so với cọc tương tự có kích thước độ sâu thiết kế Hiện nay, Hà nội xây dựng phát triển, đặc biệt khu vực trung tâm, ví công trường xây dựng rộng lớn, nhà cao tầng, chung cư, văn phòng làm việc, xây dựng nhiều Do vậy, việc nghiên cứu áp dụng cơng nghệ thi cơng cọc nói chung cọc Franki nói riêng cần thiết, góp phần mở rộng phương án lựa chọn kết cấu móng cho cơng trình, tuỳ theo điều kiện địa chất cơng trình, quy mơ u cầu sử dụng cơng trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu đề tài: Công nghệ cọc Franki ứng dụng thiết kế xây dựng nội thành Hà Nội Mục tiêu đề tài Làm rõ công nghệ thi công cọc Franki, đánh giá khả điều kiện áp dụng phù hợp giải pháp cọc Franki thiết kế xây dựng cơng trình nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đặt cần nghiên cứu nội dung sau: - Hiện trạng giải pháp móng cho nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội - Phân tích ưu, nhược điểm, phạm vi ứng dụng hiệu công nghệ cọc Franki - Nghiên cứu công nghệ thi công cọc Franki sở lý thuyết tính tốn thiết kế cọc Franki - Nghiên cứu địa tầng tính chất lý lớp đất nền, xác định kiểu cấu trúc đặc trưng khu vực nội thành Hà Nội - Phân tích khả áp dụng phù hợp cơng nghệ cọc Franki cho thiết kế xây dựng nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội - Đánh giá mức độ nâng cao sức chịu tải cọc Franki so với cọc khoan nhồi truyền thống điều kiện đất có đặc điểm cấu trúc khác - Phân tích hiệu áp dụng móng cọc Franki cơng trình cụ thể Phương pháp nghiên cứu Để tiến hành nghiên cứu nội dung trên, luận văn sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp phân tích hệ thống: Xây dựng mối quan hệ nội dung nghiên cứu đề tài theo hệ thống logic chặt chẽ để đạt mục tiêu nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu: Nghiên cứu tài liệu có sở lý thuyết, tính tốn thiết kế xử lý, thi công cọc Franki từ tài liệu nước ngồi nước - Phương pháp thống kê tốn học: Sử dụng để xử lý số liệu thí nghiệm, thơng số để thiết kế máy tính - Phương pháp tính tốn lý thuyết: Sử dụng để phân tích, tính tốn ổn định, sức chịu tải tính tốn thiết kế cọc Franki Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu đề tài góp phần làm rõ giải pháp móng cọc khoan nhồi mới, cơng nghệ cọc Franki xây dựng nhà cao tầng Hà Nội - Có thể áp dụng kết nghiên cứu đề tài sở định hướng cho áp dụng hiệu công nghệ cọc Franki Cơ sở tài liệu luận văn - Các tài liệu thiết kế thi cơng móng, đặc biệt móng cọc, trạng áp dụng giải pháp móng cho nhà cao tầng Hà Nội - Các tài liệu công nghệ cọc Franki áp dụng giới Việt Nam - Các tài liệu địa chất, địa chất thủy văn, địa chất cơng trình, phân chia cấu trúc nền… khu vực Hà Nội - Tài liệu khảo sát địa chất cơng trình nhà làm việc Cơng ty Đo đạc Ảnh Địa hình 143 – ngõ 85 phố Hạ Đình – Thanh Xuân – Hà Nội Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần mở đầu, chương, phần kết luận kiến nghị trình bày 93 trang với 16 hình vẽ, 19 bảng Luận văn hồn thành Bộ mơn Địa chất cơng trình – Trường Đại học Mỏ - Địa chất, hướng dẫn khoa học TS.Tô Xuân Vu Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới TS.Tơ Xn Vu, người thầy tận tâm hướng dẫn khoa học suốt trình từ lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ mơn Địa chất cơng trình – Trường Đại học Mỏ - Địa chất nhà khoa học, bạn đồng nghiệp lớp cao học Địa chất công trình khóa 10-2 bảo tận tình, giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu để tác giả hoàn thành luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC VÀ HIỆN TRẠNG GIẢI PHÁP MÓNG CHO NHÀ CAO TẦNG Ở KHU VỰC HÀ NỘI 1.1 Các giải pháp móng cọc thường áp dụng giới Việt Nam Móng phần cơng trình kéo dài xuống mặt đất làm nhiệm vụ truyền tải trọng cơng trình bên xuống đất Móng phân loại dựa theo độ sâu mà tải trọng cơng trình truyền qua đất nền, phân thành hai loại móng [2]: - Móng nơng loại móng có tỷ số độ sâu chơn móng D bề rộng móng B nhỏ 1, D/B  đơi lớn - Móng sâu loại móng có tỷ số độ sâu chơn móng D bề rộng móng B lớn 4, D/B  Móng sâu thơng dụng thường gặp móng cọc Móng cọc thuộc loại móng sâu, bao gồm cọc nhiều cọc liên kết với đài cọc Vật liệu cọc gỗ, bê tơng, thép kết hợp vật liệu Chiều sâu móng cọc sâu loại móng nơng nhiều Móng cọc sử dụng từ sớm khoảng 1200 năm trước, người dân thời kỳ đồ đá Thụy Sỹ biết sử dụng cọc gỗ cắm xuống hồ nông để xây dựng nhà Cũng thời kỳ này, người ta đóng cọc gỗ xuống vùng đầm lầy để chống quân xâm lược, người ta đóng cọc gỗ để làm đê quai chắn đất, người ta dùng thân cây, cành để làm móng nhà… Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật nói chung, móng cọc ngày cải tiến, hoàn thiện, đa dạng chủng loại phương pháp thi công, phù hợp với u cầu cho loại cơng trình 1.1.1 Trên giới Hiện nay, giới có nhiều giải pháp móng cọc Tùy theo sở phân loại, chia thành nhiều loại móng cọc khác nhau: 1, Giải pháp móng cọc theo vật liệu a, Cọc gỗ Cọc gỗ có chiều dài từ 6m-20m, đường kính từ 150-400mm Cọc gỗ nên chọn cho thẳng, không bị khuyết tật Trong trường hợp, cọc gỗ không nhỏ 150mm Thường vật liệu gỗ không chịu ứng suất nén lớn q trình đóng cọc sức chịu tải cọc khống chế giới hạn từ 25 – 30 Mũi cọc thường bọc thép để tránh phá hoại mũi cọc trình đóng ép Đầu cọc thường bị phá hỏng q trình đóng cọc, phải cắt phẳng trước thi công đài Đối với cọc gỗ không nên nối cọc, đặc biệt trường hợp cọc chịu kéo Trong trường hợp phải nối dùng ống thép miếng thép với bu lông Trong trường hợp nằm hồn tồn đất bão hịa nước cọc gỗ bền vững lâu dài Tuy nhiên cơng trình ven biển, cọc gỗ dễ bị vi sinh vật công tuổi thọ cọc có vài tháng Khi nằm mực nước ngầm cọc thường bị côn trùng phá hoại Tuổi thọ cọc gia tăng đáng kể xử lý hóa chất trước đưa vào thi cơng b, Cọc bê tơng Cọc bê tơng phân loại theo phương pháp tạo cọc vật liệu cọc thành loại sau: - Cọc bê tông đúc sẵn: Cọc có tiết diện trịn, lục giác vng có vát góc, có lỗ trống để giảm trọng lượng cọc Loại cọc thiết kế chịu tải trọng lên tới 300 tấn, chịu lực uốn lực kéo cọc Ưu điểm: + Khả chịu tải cao, độ lún nhỏ + Thuận lợi cho việc sản xuất nhà máy, sử dụng giới để thi công + Chất lượng thân cọc đáng tin cậy, dễ tiến hành kiểm tra + Dễ thi công đất yếu, với mực nước ngầm cao + Đối với môi trường tầng đất phức tạp, có nhiều phương pháp để thi công Nhược điểm: + Giá thành cao + Khi thi cơng theo phương pháp đóng cọc búa, gây tiếng ồn, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh + Trong trường hợp địa hình lên xuống nhấp nhơ, khó khống chế mặt lớp đất chịu tải, tạo nên chênh lệch cọc liền kề + Khó khống chế chiều dài cọc, thường gặp tình trạng phải cưa cọc, nối cọc… tạo nên khó khăn thi công + Nếu gặp phải lớp cát dày, lớp đá cứng không dễ xuyên thủng mà phải khoan thành lỗ trước đóng cọc, giá thành tăng lên - Cọc bê tông vật liệu khác hỗn hợp: Loại cọc cấu tạo với phần gỗ nằm bên mực nước ngầm phần bên bê tông, bên cọc thép để đóng qua lớp cuội sỏi phần bên bê tông, bê tông bao bọc xung quanh thép gỗ để tránh phá hoại cho gỗ thép c, Cọc thép Có hai loại cọc thép dùng phổ biến loại cọc ống cọc có tiết diện chữ H Cọc ống đóng vào đất dạng kín đáy hở đáy Dạng hở đáy dễ thi cơng lực cản đóng xun qua lớp cuội sỏi Cọc ống ln ln lấp đầy bê tơng độ cứng môđun đàn hồi cọc lớn Sử dụng cọc ống kinh tế độ sâu từ 12 – 24m Cọc ống chịu tải trọng lên đến 1115KN truyền lực cọc ma sát cọc chịu mũi Cọc tiết diện chữ H thích hợp trường hợp phải đóng qua địa tầng địa chất rắn Loại cọc làm dịch chuyển đất đóng qua lớp cát chặt tương đối dễ dàng Chiều dài cọc từ 12 – 30m Khả chịu tải từ 336 – 1068KN Cọc thép bị ăn mịn Một số đất bùn đầm lầy, ao hồ sét hữu có tính ăn mịn thép Khi thiết kế để kể đến tính ăn mịn cần phải tăng chiều dày thép d, Cọc hỗn hợp Cọc hỗn hợp cấu tạo hai phần có vật liệu khác Có hai loại cọc thông dụng sau: - Cọc gỗ bê tông: Phần cọc gỗ nằm bên mực nước ngầm, phần bê tông thường loại cọc nhồi nằm bên Loại cọc giá thành thấp tồn lâu dài - Cọc thép bê tông: Phần cọc thép nằm bên dưới, phần cọc bê tông nhồi nằm bên Loại cọc sử dụng chiều sâu hạ cọc lớn chiều sâu cho phép cọc khoan nhồi Loại cọc có chiều dài lên tới 60m khả chịu tải lên tới 900KN Yêu cầu ứng suất cọc không vượt ứng suất cho phép loại vật liệu cấu tạo cọc Nhược điểm lớn loại cọc mối nối hai loại vật liệu dễ bị phá hỏng q trinh thi cơng 2, Giải pháp móng cọc theo quy trình thi cơng a, Cọc hạ búa: Là cọc chế tạo sẵn, hạ xuống búa treo búa diezen hạ xuống búa máy rung, ép xoắn khoan dẫn khơng Thuộc loại cọc gồm: Cọc gỗ, cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn, cọc nối, cọc tháp, cọc nêm, cọc xoắn, cọc nạng, cọc ống bê tông cốt thép, cọc cột, cọc thép… Hình 1.1 Sơ đồ thi cơng đóng cọc bê tông cốt thép 85 thép đai thép 8mm, chiều dài bước đai 20 cm, chiều dài cọc 44,0 m, lúc mũi cọc ngàm vào lớp cuội sỏi - Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất nền: TT Tên đất Độ sệt Độ sâu trung Chiều (Is) bình lớp (m) 0,48 1,15 2,3 1,26 2,90 i.li i dày li (m) (t/m2) (t/m) Sét Cát hạt trung - 4,7 4,8 5,51 26,45 Cát hạt nhỏ - 13,8 13,4 4,6 61,64 Sét pha 0,63 23,05 5,1 2,0 10,2 Cát hạt nhỏ - 28,6 6,0 6,0 36,0 Sét pha 0,52 33,85 4,5 3,28 14,76 Cát hạt trung lẫn sạn - 39,3 6,4 10,0 64,0 Cuội sỏi - 43,5 2,0 5,46 10,92 226,9 Áp dụng công thức (3.2) (3.3): Qu = 4094,4 (T) - Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn: Tính tốn sức chịu tải cọc D1000, L = 44,0m TT Tên đất Chiều dày li Giá trị SPT Giá trị SPT (m) (đất rời) (đất dính) Sét 2,3 Cát hạt trung 4,8 19 Cát hạt nhỏ 13,4 18 Sét pha 5,1 Cát hạt nhỏ 6,0 Sét pha 4,5 Cát hạt trung lẫn sạn 6,4 37 Cuội sỏi 2,0 100 C (T/m2) 7,4 0,12 0,10 10,4 0,12 17 Áp dụng công thức (3.9): Qu = 3368,4 (T) Lấy giá trị hai giá trị để tính tốn: Qu = 3368,4 (T) 86 - Xác định kích thước đài cọc Đài cọc khối liên kết đầu cọc, đảm bảo cho cọc làm việc phối hợp với nhau, nhận phân bố tải trọng từ cơng trình phía đài lên cọc đài Kích thước đài phụ thuộc nhiều đến số lượng cọc, kích thước cọc móng tải trọng cơng trình truyền xuống đài  Khoảng cách a (m) tim cọc đứng phải ≥ 3d (d đường kính cọc, d = 1,0m), chọn a = 3.d = 1,0 = 3,0m  Đối với móng nhà dân dụng công nghiệp, khoảng cách từ mép đài đến mép dãy cọc biên chọn = 0,8m Để xác định diện tích đáy đài, áp dụng cơng thức sau: Fd  P tt σ tb  m.γ tb h d Fd 2,44m2 ( T/m2 ) (4.1) Ta chọn tạm diện tích đáy móng Fđ = 4,4 m2 để tính - Xác định số lượng cọc đài Số lượng cọc móng phụ thuộc vào tải trọng cơng trình, điều kiện đất nền, vật liệu làm cọc đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cơng trình Để xác định sơ số lượng cọc đài: n= P tt  Gd Pvl (4.2)  n = 0,53 (cọc) Để đảm bảo cơng trình làm việc ổn định ta lấy chẵn cọc (n = cọc) 87 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí cọc Franki đài cọc - Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc thẳng đứng Để kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, sử dụng công thức sau: P0max  N n (4.3) So sánh thấy P0max = 470,5T < Qu =3368,4 (T), cọc làm việc bình thường - Kiểm tra độ bền đài cọc Kiểm tra độ bền cọc nghĩa kiểm tra khả chọc thủng đài cọc Áp dụng công thức: 88 = P0 U h2 ≤   (4.4) Như  = 99,8 T/m2 <   = 130 T/ m2 Vậy đài làm việc điều kiện khơng bị chọc thủng Kết tính tốn kiểm tra cường độ chịu tải đất biến dạng lún cho thấy móng cơng trình hồn tồn ổn định 5.2 Áp dụng cơng nghệ cọc khoan nhồi tính tốn thiết kế cho cơng trình * Phương pháp thi cơng: Sử dụng máy khoan Hitachi Nhật Bản để thi cơng Quy trình thi cơng: - Cơng tác chuẩn bị; - Định vị máy khoan cọc; - Hạ ống vách khoan bơm dung dịch bentonite; - Khoan tạo lỗ cọc; - Xác nhận độ sâu hố khoan xử lý cặn lắng đáy hố khoan; - Hạ lồng cốt thép; - Lắp ống đổ bê tông; - Thổi rửa đáy hố khoan (làm lần hai); - Đổ bê tơng; - Rút ống vách * Phương pháp tính toán: Với nhà 20 tầng, tải trọng 900T/trụ với phương pháp cọc Franki ta đặt mũi cọc vào lớp lớp cuội sỏi Ta chọn đài cọc có độ sâu chôn đáy đài 2,5m; đài dày 2,0m, cọc ngàm vào đài 0,5m Chọn chiều dài cọc 44,0m Chọn đường kính cọc Franki 1,0m với vật liệu làm cọc bê tông cốt thép, mác bê tông 300#, chạy dọc 18 thép chủ 20mm, loại A-II có gờ cán nóng CT5, thép đai thép 8mm, chiều dài bước đai 20 cm, chiều dài cọc 44,0 m, lúc mũi cọc ngàm vào lớp cuội sỏi - Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất nền: 89 TT Tên lớp đất Độ sệt Độ sâu trung Chiều (Is) bình lớp (m) 0,48 1,15 2,3 1,26 2,90 i.li i dày li (m) (t/m2) (t/m) Sét Cát hạt trung - 4,7 4,8 5,51 26,45 Cát hạt nhỏ - 13,8 13,4 4,6 61,64 Sét pha 0,63 23,05 5,1 2,0 10,2 Cát hạt nhỏ - 28,6 6,0 6,0 36,0 Sét pha 0,52 33,85 4,5 3,28 14,76 Cát hạt trung lẫn sạn - 39,3 6,4 10,0 64,0 Cuội sỏi - 43,5 2,0 5,46 10,92 226,9 Áp dụng công thức (3.2) (3.3): Qu = 1329,3 (T) - Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xun tiêu chuẩn: Tính tốn sức chịu tải cọc D1000, L = 44,0m TT Tên lớp đất Chiều dày li Giá trị SPT Giá trị SPT (m) (đất rời) (đất dính) Sét 2,3 Cát hạt trung 4,8 19 Cát hạt nhỏ 13,4 18 Sét pha 5,1 Cát hạt nhỏ 6,0 Sét pha 4,5 Cát hạt trung lẫn sạn 6,4 37 Cuội sỏi 2,0 100 C (T/m2) 7,4 0,12 0,10 10,4 0,12 17 Áp dụng công thức (3.9): Qu = 1013,4 (T) Lấy giá trị hai giá trị để tính tốn: Qu = 1013,4 (T) - Xác định kích thước đài cọc Đài cọc khối liên kết đầu cọc, đảm bảo cho cọc làm việc phối hợp với nhau, nhận phân bố tải trọng từ cơng trình phía đài lên cọc đài 90 Kích thước đài phụ thuộc nhiều đến số lượng cọc, kích thước cọc móng tải trọng cơng trình truyền xuống đài  Khoảng cách a (m) tim cọc đứng phải ≥ 3d (d đường kính cọc, d = 1,0m), chọn a = 3.d = 3.1,0 = 3,0m  Đối với móng nhà dân dụng cơng nghiệp, khoảng cách từ mép đài đến mép dãy cọc biên chọn = 0,8m Để xác định diện tích đáy đài, áp dụng cơng thức (4.1): Ta chọn tạm diện tích đáy móng Fđ = 8,45m2 để tính - Xác định số lượng cọc đài Hình 5.2 Sơ đồ bố trí cọc khoan nhồi đài cọc Số lượng cọc móng phụ thuộc vào tải trọng cơng trình, điều kiện đất nền, vật liệu làm cọc đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cơng trình 91 Để xác định sơ số lượng cọc đài áp dụng công thức (4.2): n = 1,5 Để đảm bảo cơng trình làm việc ổn định ta lấy chẵn cọc (n = cọc) - Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc thẳng đứng Để kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, sử dụng công thức (4.3): So sánh thấy P0max = 485,2T < Qu =1013,4 (T), cọc làm việc bình thường - Kiểm tra độ bền đài cọc Kiểm tra độ bền cọc nghĩa kiểm tra khả chọc thủng đài cọc Áp dụng công thức (4.4):  = 103,0 T/m2 <   = 130 T/ m2 Vậy đài làm việc điều kiện không bị chọc thủng Kết tính tốn kiểm tra cường độ chịu tải đất biến dạng lún cho thấy móng cơng trình hồn tồn ổn định * So sánh cọc Franki với cọc khoan nhồi thiết kế xây dựng cơng trình: - Phương pháp thi cơng: Tiến hành thi công cọc Franki ống vách nên phần thân cọc bị lỗi so với phương pháp thi cơng cọc khoan nhồi truyền thống - Khả chịu lực: ta rút bảng so sánh khả chịu lực cọc Franki cọc khoan nhồi khơng mở rộng đáy với đường kính D1000 điều kiện địa chất, vật liệu thi công sau: Cọc khoan nhồi D1000, Cọc Franki D1000 Tỷ lệ không mở rộng đáy Chiều dài cọc 44m 44m Khả chịu lực 1013,4 3368,4 Kích thước đài cọc 2,6 x 5,6 2,6 x 2,6 Số lượng cọc đài 332% 50% - Từ mặt ưu điểm so với cọc khoan nhồi truyền thống, cọc Franki mang lại lợi ích kinh tế lớn 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua kết nghiên cứu đề tài, cho phép đến số kết luận kiến nghị sau: * Kết luận: - Cơng nghệ cọc Franki có nhiều ưu điểm như: Cọc thi công ống, vấn đề nước ngầm sụp thành hố khơng đáng ngại Với cơng nghệ đóng mở rộng đáy thi công đáy cọc, độ ồn độ rung mức độ nhỏ Cọc Franki có độ ồn nhỏ loại cọc đóng thi cơng chỗ, nên thích hợp với nơi mà tiếng ồn vấn đề môi trường quan tâm Độ rung thi công cọc thường xuyên ghi nhận mức độ tiêu chuẩn cho phép Việc mở rộng đáy cọc làm tăng khả chịu tải cọc đất Do đem lại lợi ích kinh tế cao so với cọc khác tương ứng có kích thước chiều sâu hạ cọc Tuy nhiên, cọc Franki lại có nhược điểm cơng nghệ thi công phức tạp - Cấu trúc khu vực nội thành Hà Nội phức tạp có đặc điểm thuận lợi có mặt lớp cuội sỏi có khả chịu lực cao, chiều dày lớp lớn, phân bố độ sâu 40 – 45m, thuận lợi đặt móng cọc cho cơng trình nhà cao tầng có quy mô lớn - Khả áp dụng công nghệ cọc Franki: Theo cấu trúc đất khu vực nội thành Hà Nội, phía gồm lớp đất yếu thi cơng cọc Franki phương pháp đóng với chiều sâu hạ cọc khơng lớn; kết hợp cọc Franki khoan chuyển vị trường hợp thi công cọc xuống sâu (đến tầng cuội sỏi), thích hợp cho thi cơng khu vực thành phố khơng gây tiếng ồn độ rung ảnh hưởng đến môi trường xung quanh - So với cọc khoan nhồi thơng thường, cọc Franki có khả chịu tải lớn nhiều: Mức độ tăng khả chịu lực cọc tăng từ 282% đến 335% Vì vậy, sử dụng cơng nghệ cọc Franki mang lại hiệu cao xây dựng cơng trình nhà cao tầng Hà Nội * Kiến nghị: 93 + Qua nghiên cứu lý thuyết tính tốn cho thấy cọc Franki có sức chịu tải cao, chất lượng cọc tốt, đáy cọc mở rộng cho sức kháng mũi cọc cao, hồn tồn áp dụng tính tốn móng cho nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội Đặc biệt với công trình nhà 30 – 40 tầng sử dụng cơng nghệ cọc Franki đạt hiệu cao + Thực tế cho thấy rằng, để áp dụng công nghệ cọc Franki cần phải nghiên cứu tính tốn cụ thể, có kết đối chứng kết tính tốn lý thuyết với kết thí nghiệm xác định sức chịu tải thực tế cọc trường + Cần đưa tiêu chuẩn, quy phạm tính tốn, thi công cọc Franki điều kiện đất khu vực nội thành Hà Nội nói riêng Việt Nam nói chung 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Văn Bát (1998), Địa chất đệ tứ - Tân kiến tạo chuyển động kiến tạo đại Việt Nam, Bài giảng cao học Trần Quang Hộ (2009), Giải pháp móng cho nhà cao tầng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Nguyễn Bá Kế (1999), Thi công cọc khoan nhồi, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2004), Móng cọc, phân tích thiết kế, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Huy Phương (2004), Thu thập kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững thủ đô, Báo cáo tổng hợp đề tài trọng điểm thành phố Hà Nội, Sở Khoa học Công nghệ Hà Nội Nguyễn Huy Phương, Tạ Đức Thịnh nnk (2005), Các phương pháp tính tốn cơng nghệ thi cơng móng, Bài giảng cao học Nguyễn Văn Quảng (2003), Nền móng nhà cao tầng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Đức Thắng (2000), Nền móng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Phạm Văn Tỵ (2000), Cơ sở lý thuyết phương pháp hệ nghiên cứu Địa chất cơng trình, Bài giảng Cao học 10 TCXD 195:1997, Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi 11 TCXD 205:1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 12 TCXD 206:1998, Móng cọc – Cọc khoan nhồi 13 TCXD 323:2004, Nhà cao tầng tiêu chuẩn thiết kế 14 Brieke Werner and Thomas Garbers (2006), The manufacturing variants of the Frankipile - Possibilities of increasing the support load in Czech Geotechnical Society 34th conference with international participation Franki GrundBau GmbH i MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Tổng quan móng cọc trạng giải pháp móng cho nhà cao tầng khu vực Hà Nội 1.1 Các giải pháp móng cọc thường áp dụng giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam 14 1.2 Hiện trạng giải pháp móng cho nhà cao tầng khu vực Hà Nội 17 Chương 2: Đặc điểm cấu trúc giải pháp móng thích hợp cho cơng trình nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội 22 2.1 Đặc điểm địa chất Đệ Tứ .22 2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 25 2.2.1 Tầng chứa nước lỗ hổng không áp Holocen (qh) 25 2.2.2 Tầng chứa nước Pleistocen - (qp) 26 2.3 Các lớp đất tính chất lý chúng 28 2.4 Cấu trúc đặc trưng khu vực nội thành Hà Nội 34 2.5 Phân tích giải pháp móng thích hợp cho cơng trình nhà cao tầng 41 2.5.1 Giải pháp móng cọc bê tơng cốt thép thi cơng phương pháp ép đóng 41 2.5.2 Giải pháp móng cọc khoan nhồi 42 Chương 3: Cọc Franki sở lý thuyết tính tốn 44 3.1 Sự phát triển cọc Franki .44 3.2 Ưu, nhược điểm cọc Franki 45 3.2.1 Ưu điểm cọc Franki 45 3.2.2 Nhược điểm cọc Franki 46 3.3 Thiết bị thi công cọc Franki 46 3.3.1 Bộ phận hạ cọc 46 3.3.2 Bộ phận chuyển động 47 3.4 Quy trình thi cơng cọc Franki 51 ii 3.4.1 Quy trình thi cơng cọc Franki điển hình .51 3.4.2 Các phương pháp mở rộng đáy cọc Franki 56 3.5 Các dạng cọc Franki 60 3.5.1 Cọc Franki tổ hợp 60 3.5.2 Cọc Franki đào 61 3.5.3 Cọc Franki đóng ống vách 61 3.5.4 Cọc Franki khoan chuyển vị 62 3.5.5 Cọc Franki Mini 63 3.5.6 Cọc Franki thi cơng khu vực có mặt hạn chế 63 3.6 Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc Franki 64 Chương 4: Phân tích hiệu cơng nghệ cọc Franki thiết kế xây dựng nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội 72 4.1 Tổng hợp cọc Franki mở rộng đáy hai lần đường kính cọc (dp = 2d) 72 4.1.1 Cọc Franki cọc khoan nhồi đất có kiểu cấu trúc I 72 4.1.2 Cọc Franki cọc khoan nhồi đất có kiểu cấu trúc II 74 4.1.3 Cọc Franki cọc khoan nhồi đất có kiểu cấu trúc III .76 4.2 Tổng hợp cọc Franki mở rộng đáy 1,5 lần đường kính cọc (dp = 1,5d) 78 4.2.1 Cọc Franki đất có kiểu cấu trúc I 78 4.2.2 Cọc Franki đất có kiểu cấu trúc II 78 4.2.3 Cọc Franki đất có kiểu cấu trúc III .78 4.3 Đánh giá kết 79 Chương 5: Áp dụng công nghệ cọc Franki cho thiết kế, xây dựng nhà làm việc Cơng ty Đo đạc Ảnh Địa hình 143 - Hạ Đình - Thanh Xuân - Hà Nội 83 5.1 Áp dụng công nghệ cọc Franki cho thiết kế xây dựng cơng trình .83 iii 5.1.1 Giới thiệu cơng trình .83 5.1.2 Phương pháp thi cơng tính tốn cọc Franki 84 5.2 Áp dụng công nghệ cọc khoan nhồi tính tốn thiết kế cho cơng trình 88 Kết luận kiến nghị 92 Tài liệu tham khảo 94 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Tính chất lý lớp 2, lớp 3, lớp 31 Bảng 2.2 Tính chất lý lớp 5, lớp 8, lớp 32 Bảng 2.3 Tính chất lý lớp 10, lớp 11, lớp 12, lớp 13 32 Bảng 2.4 Thành phần hạt số tính chất lý lớp 6, 14, 15, 16, 17 33 Bảng 3.1 Đặc trưng kỹ thuật thiết bị giá búa KPF điển hình 49 Bảng 3.2 Các số liệu thiết bị giá búa KPF .50 Bảng 3.3 Các trang bị ống dẫn đầu búa thi công cọc Franki 50 Bảng 3.4 Sai số cho phép lỗ cọc khoan nhồi .52 Bảng 3.5 Chiều sâu ngàm cần thiết cọc .58 Bảng 3.6 Trị số hệ số điều kiện làm việc đất mặt bên cọc 66 Bảng 3.7 Trị số ma sát tới hạn i (T/m2) 66 Bảng 3.8 Bảng tra hệ số , Aok , Bok .67 Bảng 3.9 Bảng tra giá trị Ri ( T/m2) 68 Bảng 4.1 Các thông số đất kiểu cấu trúc I 72 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn đất kiểu cấu trúc I .73 Bảng 4.3 Các thông số đất kiểu cấu trúc II .74 Bảng 4.4 Kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn đất kiểu cấu trúc II 75 Bảng 4.5 Các thông số đất kiểu cấu trúc III .76 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn đất kiểu cấu trúc III 77 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ thi cơng đóng cọc bê tơng cốt thép Hình 1.2 Sơ đồ hạ cọc phương pháp xói nước Hình 1.3 Mặt cắt ngang cọc ống thép nhồi bê tơng 13 Hình 1.4 Cọc mở rộng đáy .14 Hình 1.5 Máy robot ép cọc .19 Hình 1.6 Máy khoan cọc nhồi 20 Hình 2.1 Địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc I .36 Hình 2.2 Địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc II 38 Hình 2.3 Địa tầng đặc trưng kiểu cấu trúc III .40 Hình 3.1 Bộ phận dàn búa hạ cọc điển hình .47 Hình 3.2 Quy trình thi cơng cọc Franki điển hình 51 Hình 3.3 Cọc Franki mở rộng đáy 54 Hình 3.4 Cọc Franki thi công mở rộng đáy phương pháp gầu đào 57 Hình 3.5 Thi cơng cọc Franki phương pháp đào .61 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí cọc Franki đài cọc 87 Hình 5.2 Sơ đồ bố trí cọc khoan nhồi đài cọc 90 ... trưng khu vực nội thành Hà Nội - Phân tích khả áp dụng phù hợp công nghệ cọc Franki cho thiết kế xây dựng nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội - Đánh giá mức độ nâng cao sức chịu tải cọc Franki. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT  TRẦN HỒNG HÀ CỌC FRANKI VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Ở KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành:... xây dựng cơng trình nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đặt cần nghiên cứu nội dung sau: - Hiện trạng giải pháp móng cho nhà cao tầng khu vực nội thành Hà Nội