Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và kiến nghị giải pháp nâng cao sức chiu tải của cọc khoan nhồi trên địa bàn thành phố hà nội

0 giáo dục đào tạo trờng đại học mỏ - địa chất *** trần hùng anh Phân tích yếu tố ảnh hởng kiến nghị giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi địa bàn thành phố Hà Nội Chuyên ngành: Địa chất công trình Mà số: 60.44.65 luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Tạ Đức Thịnh hà nội - 2008 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Trong xu hội nhập phát triển ngày nay, việc xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật phục vụ cho công phát triển kinh tế, x hội đợc tiến hành mạnh mẽ nớc ta, với vai trò thủ đô, Hà Nội xây dựng hàng loạt công trình có quy mô lớn nh nhà cao tÇng, cÇu lín, víi viƯc lùa chän mãng cọc khoan nhồi giải pháp tối u Cọc khoan nhồi thờng đợc lựa chọn làm móng cho công trình có quy mô tải trọng lớn có u điểm bật nh không bị hạn chế kích thớc cọc (đờng kính độ dài), sức mang tải lớn Mặt khác, trình thi công cọc không gây chèn ép đất, không gây chấn động tạo tiếng ồn ảnh hởng tới công trình xây dựng xung quanh Những điều thích hợp cho xây dựng nhà cao tầng khu vực có mật độ xây dựng lớn nh Hà Nội Tuy nhiên, chất lợng cọc khoan nhồi nhiều vấn đề bất cập, có nhiều yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi trình thi công, làm cho sức chịu tải cọc nhiều không đạt đợc theo thiết kế Điều ảnh hởng lớn đến tính kü tht, sù an toµn sư dơng cịng nh− tính kinh tế công trình xây dựng Có thể chia nhóm yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi, nhóm yếu tố chủ quan nhóm yếu tố khách quan Yếu tố chủ quan liên quan đến công tác thi công nh: máy móc, kỹ thuật, ngời, yếu tố khách quan chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng Nếu xác định đợc yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc, ngời ta cần khống chế, làm giảm yếu tố bất lợi nâng cao đợc chất lợng cọc khoan nhồi Do đó, giải pháp nhằm nâng cao sức chịu tải cọc dựa nguyên tắc làm giảm thiểu yếu tố gây bất lợi ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi trình thi công Nh vậy, việc phân tích, tìm đợc yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi đề xuất đợc giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc cần thiết cấp bách khu vực Hà Nội, nơi có mật độ xây dựng công trình với quy mô, tải trọng lớn ngày nhiỊu vµ viƯc sư dơng cäc khoan nhåi ngµy cµng phỉ biÕn chÊt l−ỵng cäc khoan nhåi vÉn nhiều vấn đề nh Mục đích đề tài Mục đích đề tài làm sáng tỏ yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi, từ kiến nghị biện pháp nâng cao sức chịu tải cọc địa bàn thành phố Hà Nội Đối tợng phạm vi nghiên cứu - Đối tợng nghiên cứu cọc khoan nhồi yếu tố ảnh hởng đến chất lợng sức chịu tải cọc khoan nhồi - Phạm vi nghiên cứu khu vực Hà Nội Nội dung nghiên cứu Để đạt đợc mục đích đề tài đ đặt ra, nội dung nghiên cứu luận văn bao gồm: - Nghiên cứu cọc khoan nhồi yếu tố ảnh hởng đến sức chịu tải cäc khoan nhåi khu vùc Hµ Néi, bao gåm yếu tố chủ quan yếu tố khách quan - Kiến nghị giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi - áp dụng giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi công trình xây dựng Hà Nội Phơng pháp nghiên cứu Để làm sáng tỏ nội dung nghiên cứu đề tài, luận văn đ sử dụng tổ hợp phơng pháp nghiên cứu sau: - Phơng pháp thu thập, tổng hợp tài liệu - Phơng pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết - Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - Phơng pháp tính toán - Phơng pháp thống kê toán học ý nghĩa khoa học thực tiễn: Kết nghiên cứu luận văn góp phần làm sáng tỏ yếu tố ảnh hởng đến sức chịu tải cọc khoan nhồi, đề xuất giải nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi làm giảm giá thành xây dựng công trình khu vực Hà Nội Cơ sở tài liệu luận văn - Các tài liệu liên quan đến thi công, kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi đ đợc công bố - Các tài liệu cấu trúc khu vực Hà Nội, bao gồm báo cáo khảo sát Địa chất công trình, cấu trúc mà tác giả đ trực tiếp tham gia thu thập - Các tài liệu đ công bố giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi Cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần mở đầu, chơng phần kết luận, dày 125 trang khổ A4, có 40 biểu bảng, 25 hình vẽ đồ thị Luận văn đợc hoàn thành Bộ môn Địa chất công trình Trờng Đại học Mỏ - Địa chÊt, d−íi sù h−íng dÉn khoa häc cđa PGS.TS T¹ Đức Thịnh Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Tạ Đức Thịnh, ngời thầy đ tận tâm hớng dẫn khoa học suốt trình từ lựa chọn đề tài, xây dựng đề cơng hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy Bộ môn Địa chất công trình, Phòng Đại học sau Đại học Trờng Đại học Mỏ - Địa chất đ giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, đồng nghiệp Bộ môn Địa chất công trình Trờng Đại học xây dựng, bạn đồng nghiệp lớp Cao học Địa chất công trình khoá đ có ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn Chơng tổng quan cọc khoan nhồi sức chịu tảI cäc khoan nhåi 1.1 Tỉng quan vỊ cäc khoan nhåi 1.1.1 Đặc điểm cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi loại cọc bê tông cốt thép đổ chỗ, đợc chế tạo cách dùng loại máy khoan tạo thành lỗ có đờng kính độ sâu định đất, sau đặt lồng cốt thép vào đổ bê tông nhồi đầy vào lỗ cäc KÝch th−íc cđa cäc khoan nhåi thay ®ỉi khoảng rộng: đờng kính từ 400mm đến 2.500mm lớn (đến vài m), chiều dài lên đến 100m, với khả chịu tải từ 70T đến 4.000T Cọc khoan nhồi loại móng sâu đợc dùng nhiều cho công trình xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, công nghiệp, nhà cao tầng đặc biệt công trình có quy mô tải trọng lớn Hiện nay, cọc khoan nhồi giải pháp móng chủ yếu đợc áp dụng rộng r i xây dựng nhà cao tầng giới Việt Nam 1.1.2 Các dạng cọc khoan nhồi Dựa vào hình dạng cọc khoan nhồi ngời ta chia loại cọc khoan nhồi sau: - Cọc khoan nhồi đơn giản: Là cọc có tiết diện hình trụ không thay đổi suốt chiều dài cọc - Cọc khoan nhồi mở rộng đáy: Cọc có tiết diện hình trụ, khoan thi công gần đến đáy dùng gầu đặc biệt để mở rộng đáy hố khoan, sử dụng lợng nhỏ thuốc nổ để mở rộng đáy Ngời ta mở rộng nhiều đợt khoan thuốc nổ suốt chiều dài thân cọc Cọc đợc mở rộng đáy cọc đợc mở rộng nhiều đợt thân cọc tăng sức chịu tải nhiều so với cọc thông thờng - Cọc Barrette: Đây loại cọc nhồi có tiết diện hình chữ nhật, chữ L, chữ I, chữ H, thực chất tờng sâu đất bê tông cốt thép Cọc có sức chịu tải lớn, tối đa đến 6000T u việt xây dựng nhà có nhiều tầng hầm tờng cừ chèng sËp lë quanh nhµ vµ chèng thÊm n−íc cho tầng hầm a) b) c) d) Hình 1.1 Các loại cọc khoan nhồi a) Cọc khoan nhồi đơn giản; b) Cọc khoan nhồi mở rộng đáy; c) Cọc mở rộng đáy thân; d) Cọc Barrette 1.1.3 Thiết bị quy trình công nghệ thi công 1.1.3.1 Thiết bị thi công Thiết bị thi công chính, máy khoan tạo lỗ cọc khoan nhồi Các máy khoan đợc dùng phổ biến h ng: Benoto (Pháp), Sanwa, Hitachi (Nhật Bản), Soilmec, Trevie (ý), Bauer (Đức), Calweld (Anh) Năng suât chủ yếu phụ thuộc vào lực thi công tổ chức thi công Hình 1.2 Một số loại máy khoan cọc nhồi phổ biến 1.1.3.2 Các phơng pháp khoan tạo lỗ cäc khoan nhåi Trªn thÕ giíi hiƯn cã rÊt nhiỊu công nghệ loại thiết bị thi công cọc khoan nhồi khác Việc lựa chọn thiết bị công nghệ khoan tạo lỗ tuỳ theo đặc điểm địa chất công trình, vị trí công trình với công trình lân cận, khả nhà thầu, yêu cầu thiết kế mà chọn lựa cho thích hợp ViƯt Nam hiƯn chđ u sư dơng ba ph−¬ng pháp khoan cọc nhồi với loại thiết bị qui trình khoan khác nhau: * Phơng pháp khoan phản tuần hoàn (phơng pháp khoan thổi rửa); * Phơng pháp khoan dùng ống vách; * Phơng pháp khoan gầu dung dịch bentonite Thi công tạo lỗ cọc phơng pháp khoan phản tuần hoàn: Trong phơng pháp khoan tạo lỗ này, máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất Dung dịch bentonite đợc bơm xuống để giữ vách hố đào Mùn khoan dung dịch đợc máy bơm máy nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên đa vào bể lắng Lọc tách dung dịch bentonite cho quay lại mùn khoan ớt đợc bơm vào xe téc vận chuyển khỏi công trờng Sau khoan tạo lỗ xong tiến hành công tác đặt cốt thép đổ bê tông - Ưu điểm: Giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ - Nhợc điểm: Khoan chậm, chất lợng độ tin cậy cha cao Thi công tạo lỗ cọc phơng pháp khoan dùng ống vách: Khi thi công, ống vách đợc hạ xuống nâng lên cách vừa xoay vừa rung Trong phơng pháp không cần dùng đến dung dịch bentonite để giữ vách hố khoan Đất lòng ống vách đợc lấy gầu ngoạm Sau khoan xong việc đặt cốt thép đổ bê tông đợc tiến hành bình thờng - Ưu điểm: Không cần dùng đến dung dịch bentonite, công trờng sạch, chất lợng cọc đảm bảo - Nhợc điểm: Hiện khó làm đợc cọc có chiều dài lớn 30m, máy móc cồng kềnh, làm việc gây chấn động rung lớn, khó sử dụng cho việc xây chen thành phố Thi công tạo lỗ cọc phơng pháp khoan gầu: Trong công nghệ khoan gầu khoan thờng dạng thùng xoay, dùng để cắt đất đa đất Gầu khoan hình thùng phuy có đờng kính loại từ 600mm đến 2.000mm Khi làm việc thùng đào xoay tròn theo cần khoan, cắt đất, nhồi đầy vào thùng đào, sau đất thùng đào đợc đa lên với thùng đào nhờ việc rút cần khoan lên Cần khoan làm thép gồm đến đoạn lồng vào nh cột ăngten, chiều dài cần từ 12m đến 18m Khi khoan đoạn phía tự thò hết đoạn, chiều sâu khoan từ 30m 64m Cần khoan dùng ®Ĩ trun chun ®éng xoay tõ ®éng c¬ xoay cđa máy khoan xuống gầu khoan nhờ hệ thống r nh Vách hố khoan đợc giữ ổn định dung dịch bentonite Quá trình tạo lỗ đợc thực dung dịch sét bentonite Dung dịch sét bentonite đợc thu hồi, đem lọc tái sử dụng để vừa đảm bảo vệ sinh giảm khối lợng chuyên chở Trong trình khoan thay đầu đào khác để phù hợp với đất vợt qua dị vật lòng đất Việc đặt cốt thép đổ bê tông đợc tiến hành dung dịch bentonite - Ưu điểm: Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lợng thuận tiện, rõ ràng, bảo đảm vệ sinh môi trờng, ảnh hởng đến công trình xung quanh - Nhợc điểm: Thiết bị chuyên dụng, giá đắt, giá thành cọc cao, quy trình công nghệ phải tuân thủ chặt chẽ, đòi hỏi cán kỹ thuật công nhân phải lành nghề có ý thức công nghiệp kỷ luật cao Do phơng pháp khoan khoan nhanh chất lợng đảm bảo nên Việt Nam chủ yếu sử dụng phơng pháp khoan 1.1.3.3 Quy trình công nghệ thi công Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi bao gồm công đoạn : - Công tác chuẩn bị thi công - Định vị máy khoan cọc - Hạ ống vách khoan bơm dung dịch Bentonite - Khoan tạo lỗ cọc - Xác nhận độ sâu hố khoan xử lí cặn lắng đáy hố khoan - Hạ lồng cốt thép - Lắp ống đổ bê tông - Thổi rửa đáy hố khoan (làm lần hai) - Đổ bê tông - Rút ống vách 9 Hình 1.3 Các công đoạn chủ yếu thi công cọc khoan nhồi Chuẩn bị; Lắp đặt cốt thép; - Định vị; Lắp ống đổ bê tông; Hạ ống vách; – Thỉi rưa hè khoan; – Khoan t¹o lỗ; Đổ bê tông; Vét đáy hố; 10 Rút ống vách - Công tác chuẩn bị: Để việc thi công cọc khoan nhồi đạt hiệu cao việc phải chuẩn bị loại thiết bị thi công cần thiết, điều tra khả vận chuyển, áp dụng biện pháp ngăn ngừa tiếng ồn chấn động, phải tiến hành điều tra đầy đủ mặt tình hình phạm vi chung quanh trờng Cần ý máy khoan thuộc loại thiết bị lớn nặng nên thiết phải điều tra đầy đủ phơng án lộ trình vận chuyển Phải đảm bảo có đủ diện tích trờng để lắp dựng thiết bị, phải thực việc xử lý gia cố mặt đờng đất khu vực thi công để thuận tiện cho công việc lắp dựng thiết bị xe cộ lại Phải có biện pháp hạn chế tác hại tiếng ồn chấn động nh xây tờng bao quanh trờng, tờng làm vật liệu cách âm hiệu cao Cần ý xác nhận chủng loại vị trí vật kiến trúc ngầm xem xét khả gây ảnh hởng đến khu vực công trình lân cận để có biện pháp xử lí thích hợp 112 50 30 nt 75 30 nt 100 30 nt 125 60 0-5-10-20-30-45-60 150 60 nt 175 60 nt 200 1440 150 30 0-5-10-20-30 100 30 nt 50 30 nt 360 0-5-10-20-30-45-60-90-120- 360 0-5-10-20-30-45-60-90120-180-240-960- 1440 Trong trình thí nghiệm cần ý: - Độ lún đầu cọc phải đợc ghi trớc sau tác dụng tải trọng Các cấp tải sau đợc thay đổi độ lún đầu cọc cấp tải trớc không 0,25mm giờ, nhng thời gian dài cho cấp trung gian không Thời gian giữ tải cấp 200% 24 cọc hoàn toàn ổn định (độ lún đầu cọc không thay đổi không lớn 0,25mm vòng giờ) nhng không 12 Trớc thí nghiệm cần tiến hành gia tải thử trớc nhằm kiểm tra tiếp xúc đầu cọc thí nghiệm hệ thống dàn tải thí nghiệm, nh kiểm tra hệ thống bơm thuỷ lực, độ nhạy đồng hồ đo Tải trọng gia tải trớc khoảng 5% tải trọng thiết kế, giữ tải vòng 10 phút sau giảm tải 0, theo dõi hoạt động thiết bị Phân tích đánh giá kết cọc thí nghiệm thi công theo công nghệ truyền thống công nghệ thổi rửa bơm xi măng đáy Đối với nhà B, thi công cọc theo phơng pháp thông thờng Tiến hành thí nghiệm nén tĩnh 02 cọc thí nghiệm nhà B theo tiêu chuẩn TCXDVN 269:2002 Tải trọng thí nghiệm lớn đợc lấy 200% 113 sức chịu tải thiết kế cọc, cụ thể cọc CT1 800 cọc CT2 1200 Tổng hợp kết thí nghiệm nén tĩnh cọc CT1 CT2 nh− sau: B¶ng 4.3: KÕt qu¶ thÝ nghiƯm nÐn tÜnh cäc CT1 vµ CT2 Ký hiƯu cäc Chu kú thÝ nghiƯm I CT1 II CT2 I II T¶i träng thÝ nghiệm (tấn) Thời gian giữ tải (tấn) Độ lún sau cấp áp lực (mm) Tổng độ lún cọc (mm) 100 200 300 400 200 100 200 300 400 500 600 700 800 600 400 200 0 150 300 450 600 300 150 300 450 600 60 60 60 360 30 60 30 30 30 30 60 60 60 1440 30 30 30 360 60 60 60 360 30 60 30 30 30 30 0.00 1.13 1.09 0.85 1.18 -1.96 -0.65 0.88 1.17 1.01 1.53 1.03 0.99 1.62 1.26 -1.05 -1.73 -3.03 -1.60 0.00 1.21 0.84 1.00 1.27 -1.19 -1.21 0.86 0.76 0.86 0.98 0.00 1.13 2.22 3.07 4.25 2.29 1.64 2.52 3.69 4.70 6.23 7.26 8.25 9.87 11.13 10.08 8.35 5.32 3.72 0.00 1.21 2.05 3.05 4.32 3.13 1.92 2.78 3.54 4.40 5.38 114 750 900 1050 1200 900 600 300 60 60 60 1440 30 30 30 360 1.19 1.03 0.96 1.44 -1.24 -1.34 -1.38 -1.87 6.57 7.60 8.56 10.00 8.76 7.42 6.04 4.17 T¶i träng (T) 200 400 600 800 1000 1200 1400 §é lón (mm) CT1 CT2 10 12 Hình 4.3 Đờng cong tải trọng - độ lún cọc thí nghiệm đờng kính 1m (CT1) 1,2m (CT2) thi công theo công nghƯ trun thèng NhËn xÐt: - Khi thÝ nghiƯm ®Õn 200% tải trọng thiết kế, cọc cha bị phá hoại - Dự kiến tải trọng thiết kế 400 tÊn cho cäc CT1 vµ 600 tÊn cho cäc CT2 có sở Đối với nhà A, thi công cọc theo phơng pháp mới, sử dụng dung dịch polimer thực thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc Sau bơm vữa đợc 28 ngµy, tiÕn hµnh thÝ nghiƯm nÐn tÜnh 06 cäc thí nghiệm nhà A theo tiêu chuẩn TCXDVN 269:2002 Tải trọng thí nghiệm lớn đợc lấy 200% sức chịu tải thiết kế cọc, cụ thể ®èi víi cäc P1; P2; P3; P4 lµ 2000 tÊn cọc P5; P6 1400 Tổng hợp kết thí nghiệm nén tĩnh cọc đợc trình bày bảng 4.4 115 Bảng 4.4: Kết nén tĩnh 06 cọc thí nghiệm thi công theo công nghệ bơm vữa xi măng đáy cọc Ký hiÖu cäc Chu kú thÝ nghiÖm I P1 II P2 I II Tải trọng thí nghiệm (tấn) Thời gian giữ tải (tấn) Độ lún sau cấp áp lực (mm) Tỉng ®é lón cäc (mm) 250 500 750 1000 500 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 1500 1000 500 0 250 500 750 1000 500 250 500 750 1000 1250 60 60 60 360 60 60 30 30 30 30 60 90 90 960 30 30 30 360 60 60 60 360 60 60 30 30 30 30 60 0.00 1.25 1.53 1.67 3.26 -2.51 -4.93 1.14 1.73 2.05 2.38 2.07 2.36 3.26 3.67 -1.20 -3.39 -4.32 -6.86 0.00 1.25 1.81 1.84 2.03 -2.27 -3.79 1.00 1.68 1.70 1.93 1.83 0.00 1.25 2.78 4.45 7.71 5.20 0.27 1.41 3.14 5.19 7.57 9.64 12.00 15.26 18.93 17.73 14.34 10.02 3.16 0.00 1.25 3.06 4.90 6.93 4.66 0.87 1.87 3.55 5.25 7.18 9.01 116 I P3 II P4 I II 1500 1750 2000 1500 1000 500 0 250 500 750 1000 500 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 1500 1000 500 0 250 500 750 1000 500 250 500 750 1000 1250 60 90 960 30 30 30 360 60 60 60 720 60 60 30 30 30 30 60 60 90 1080 30 30 30 360 60 60 60 360 60 60 30 30 30 30 60 1.67 2.75 4.39 -1.10 -3.90 -4.00 -5.84 0.00 1.35 1.77 1.97 2.20 -2.53 -4.37 1.31 1.65 1.95 2.05 1.88 1.61 2.89 3.94 -1.62 -3.26 -3.97 -6.95 0.00 1.11 1.85 2.23 2.33 -2.01 -4.89 1.06 1.65 1.78 2.47 2.12 10.68 13.43 17.82 16.72 12.82 8.82 2.98 0.00 1.35 3.12 5.09 7.29 4.76 0.39 1.70 3.35 5.30 7.35 9.23 10.84 13.73 17.67 16.05 12.79 8.82 1.87 0.00 1.11 2.96 5.19 7.52 5.51 0.62 1.68 3.33 5.11 7.58 9.70 117 I P5 II P6 I II 1500 1750 2000 1500 1000 500 0 175 350 525 700 350 175 350 525 700 875 1050 1225 1400 1050 700 350 0 175 350 525 700 350 175 350 525 700 875 90 90 1440 30 30 30 360 60 60 60 360 60 60 30 30 30 30 60 60 60 1440 30 30 30 60 60 60 60 360 30 60 30 30 30 30 60 2.50 2.71 5.16 -1.27 -2.82 -4.34 -6.60 0.00 0.89 1.44 1.88 1.85 -2.03 -3.57 0.69 1.47 1.96 1.81 1.77 1.90 2.55 3.94 -1.47 -3.40 -4.22 -5.15 0.00 1.11 1.11 1.53 1.68 -2.33 -2.57 0.69 1.29 1.02 1.72 1.67 12.20 14.91 20.07 18.80 15.98 11.64 5.04 0.00 0.89 2.33 4.21 6.06 4.03 0.46 1.15 2.62 4.58 6.39 8.16 10.06 12.61 16.55 15.08 11.68 7.46 2.31 0.00 1.11 2.22 3.75 5.43 3.10 0.53 1.22 2.51 3.53 5.25 6.92 118 1050 1225 1400 1050 700 350 60 60 1440 30 30 30 60 2.19 2.68 3.92 -1.59 -3.35 -3.50 -4.00 9.11 11.79 15.71 14.12 10.77 7.27 3.27 T¶i träng (T) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 P5 P6 §é lón (m) 10 12 14 16 18 Hình 4.4 Đờng cong tải trọng- độ lún cọc bơm đáy đờng kính 1m Tải träng (T) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 P1 P2 10 P3 12 P4 §é lón (mm) 14 16 18 20 22 Nhận4.5 xét:Đờng cong tải trọng - độ lún cọc bơm đáy đờng kính 1,2m Hình 119 - Các cọc thí nghiệm đạt yêu cầu sức chịu tải thiết kế với hệ số an toàn đây, điều kiện kinh phí nghiên cứu hạn hẹp nên lắp đặt thiết bị đo chuyên dụng nhằm xác định tách rời thành phần chịu tải cọc nh điều kiện nén cọc đến phá hoại Vì phân tích đờng cong quan hệ tải trọng độ lún cọc thí nghiệm, sử dụng phơng pháp nội suy gần Van Weele (1957) Wanchai Teparaksa (1992) đề xuất để tách rời thành phần chịu tải cọc Phơng pháp nội suy gần đ đợc Wanchai Teparaksa nghiên cứu để xác định tách rời thành phần chịu tải cọc khoan nhồi cho đất Bankok cho kết nh sau: Qs (đo thực tế) = 0,938 Qs (phơng pháp nội suy) QP (đo thực tế) = 1,147 QP (phơng pháp nội suy) Trong đó: - Qs: Sức chịu tải ma sát bên - QP: Sức chịu tải mũi cọc Ngoài phân tích tách biệt thành phần chịu tải cọc khoan nhồi có tham khảo thêm số quan niệm nớc nh: + Ma sát bên lớn cọc nhồi xảy dịch chuyển khoảng 1% đờng kính cọc, thờng từ 5mm đến 10mm + Phân tích thay đổi tỷ số lợng lún cấp lợng gia tăng tải trọng tác dụng (S/P) - Hình 4.4 4.5 trình bày đờng cong quan hệ tải trọng độ lún cđa cäc thÝ nghiƯm thi c«ng theo c«ng nghƯ Sử dụng phơng pháp nội suy phân tích tỷ số S/P cho cấp gia tăng tải trọng thí nghiệm để xác định tách rời thành phần chịu tải ma sát bên thành phần chịu tải ë mịi cäc cho tõng cäc thÝ nghiƯm, kÕt qu¶ nêu bảng 4.5 Vì mũi cọc thí nghiệm ®Ịu n»m líp ci sái 2,5m, ®Ĩ tÝnh to¸n so sánh hiệu gia tăng sức chịu tải mịi cäc khoan nhåi thi c«ng sư dơng c«ng nghƯ với thi công theo phơng pháp truyền thống, lấy cờng độ chịu tải giới hạn cuội sỏi dới mòi cäc cho cäc khoan nhåi qp = 70 kg/cm2, chọn dịch chuyển cho ma sát bên lớn cọc đờng kính 1,2 m mm cọc đờng kính m 6,6 mm 120 Bảng 4.5: Kết xác định tách rời thành phần chịu tải ma sát bên mũi cọc Kí Đờng Chiều Lợng Tải Tải Sức Sức Hệ số hiệu kính dài cọc vữa trọng trọng chịu chịu gia cọc cọc (m) bơm thiết lớn tải tải mũi tăng kế ma sát cọc sức đáy (Tấn) bên (Tấn) chịu cọc dừng (Tấn) (m3) thí mịi nghiƯm cäc (m) t¶i ë (TÊn) P1 1.2 50.2 0.60 1000 2000 1050 950 1.20 P2 1.2 50.2 2.10 1000 2000 1125 875 1.11 P3 1.2 51.7 0.90 1000 2000 1100 900 1.14 P4 1.2 51.0 0.70 1000 2000 1050 950 1.20 P5 1.0 51.0 0.68 700 1400 735 665 1.21 P6 1.0 51.0 1.13 700 1400 840 560 1.02 So sánh kết thí nghiêm nén tĩnh cọc khoan nhồi thi công công nghệ khác nhau: T¶i träng (T) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 §é lón (mm) 10 12 14 16 18 (a) 121 T¶i träng (T) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 §é lón (mm) 10 12 14 16 18 20 (b) H×nh 4.6 Đờng cong tải trọng - độ lún cọc thí nghiệm đờng kính 1m (a) 1,2m (b) theo hai công nghệ thi công khác - Đờng nét ®øt: Cäc thi c«ng theo c«ng nghƯ trun thèng - §−êng nÐt liỊn: Cäc thi c«ng theo c«ng nghƯ míi NhËn xÐt: - §èi víi cäc thÝ nghiƯm CT1 CT2 nhà B, thiết kế thi công cọc khoan nhồi theo phơng pháp truyền thống, tải trọng thiết kế phù hợp với kết thí nghiệm, nhiên sức chịu tải cọc chủ yếu sử dụng thành phần ma sát bên - Đối với cọc thí nghiệm P1 đến P6 nhà A, thiết kế thi công cọc khoan nhồi theo công nghệ thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc nhờ tận dụng thêm sức chịu tải mũi cọc Tỷ lệ gia tăng tải trọng thiết kế so với thiết kế cũ 1,75 cho cọc đờng kính m 1,67 cho cọc đờng kính 1,2 m Độ lún đầu cọc cấp tải trọng thiết kÕ (700 TÊn cho cäc 1m vµ 1000 TÊn cho cọc 1,2m) nằm khoảng 0,54% - 0,64% đờng kính cọc (ở nớc ta độ lún sức chịu tải cho phép cọc qua thống kê thờng đợc lấy gần 1% đờng kính cọc) Tỷ lệ độ lún d độ lún cấp tải trọng lớn nhÊt n»m kho¶ng 13,96% - 25,11% cho thÊy nỊn cọc cha đợc khai thác nhiều Nh áp dụng 122 phơng pháp thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc công trình thí nghiệm đ cho thấy hiệu nâng cao sức chịu tải cọc cách rõ rệt 4.2.5 Phân tích hiệu kinh tế Chúng ta so sánh hai phơng án thiết kế móng - Phơng án 1: Cọc khoan nhồi thi c«ng theo c«ng nghƯ trun thèng, sư dơng dung dịch bentonite không thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc Sử dụng hai loại cọc có đờng kính m 1,2 m Khoảng cách cọc 2,5 D (D đờng kính cọc) Hệ kết cấu móng đợc cấu tạo từ đài dới cột, vách giằng móng theo hai phơng - Phơng án 2: Cọc khoan nhồi thi công theo công nghệ mới, sử dụng dung dịch polimer có thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc Sử dụng hai loại cọc có đờng kính m 1,2 m; khoảng cách cọc 3D Do sức chịu tải cọc lớn, số lợng cọc đài nhỏ, phần lớn cọc đợc bố trí dới chân cột nên khoảng cách cọc công trình lớn Hệ kết cấu móng đợc cấu tạo từ đài dới cột, vách giằng móng theo hai phơng Nh vậy, số lợng cọc công trình đợc bố trí theo hai phơng án nh bảng dới Bảng 4.7: Cọc đờng kính 1m hai phơng án Thông số Phơng án Phơng án Số lợng cọc 92 cọc 34 cọc Chiều dài cọc 51,2 m 51,7 m Phần cọc lớp cuội sỏi 2m 2,5 m Hàm lợng thÐp lín nhÊt 0,96% 1,31% 400 TÊn 700 TÊn T¶i trọng thiết kế Bảng 4.8: Cọc đờng kính 1,2 m hai phơng án Thông số Phơng án Phơng ¸n Sè l−ỵng cäc 104 cäc 72 cäc ChiỊu dài cọc 51,2 m 51,7 m Phần cọc lớp cuội sỏi 2m 2,5 m 123 Hàm lợng thép lín nhÊt T¶i träng thiÕt kÕ 0,81% 1,30% 600 TÊn 1000 Tấn Trên sở hai phơng án đ thiết kế, xác định kinh phí phơng án Kinh phÝ nµy bao gåm chi phÝ vËt liƯu vµ thi công cho phần cọc, đài móng giằng móng Các đơn giá sử dụng phù hợp với giá thị trờng thời điểm thi công Từ bảng tổng hợp kinh phí, ta xác định thông số suất sức chịu tải cọc để thấy đợc hiệu công nghệ áp dụng Suất sức chịu tải cọc đợc định nghĩa chi phí cho Tấn sức chịu tải cọc Suất sức chịu tải cọc sức chịu tải hệ cọc chia cho tổng kinh phí phần cọc Nh vậy, theo bảng tổng hợp kinh phí so sánh hai phơng án, việc ứng dụng công nghệ thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc đ tiết kiệm đợc 6,9 tỷ đồng, tức 28% kinh phí phần móng, giảm suất sức chịu tải cọc 25% cha kể đến hiệu rút ngắn thời gian thi công 4.2.6 Nhận xét kết nghiên cứu - Với quy mô tiến hành thực nghiệm cọc có cọc tiến hành theo công nghệ truyền thống cọc tiến hành theo công nghệ đ phần phản ánh tính khách quan trình nghiên cứu Tuy nhiên điều kiện thí nghiệm đến phá hoại nên thực chất cha tìm đợc khả cực hạn để khẳng định đợc mức độ an toàn công nghệ - Ưu điểm phơng pháp thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội là: ã Mũi cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội thờng đặt lớp cuội sỏi, thuận lợi cho công tác thổi rửa bơm vữa xi măng đạt hiệu cao ã Sức chịu tải cọc tăng lên đáng kể ã Làm giảm kinh phí phần móng - Công nghệ thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc nhằm nâng cao khả chịu tải cọc khoan nhồi công nghệ hoàn toàn khả thi, áp dụng có hiệu thi công móng nhà cao tầng địa bàn Hà Nội Để đạt đợc chất 124 lợng theo yêu cầu đề ra, cần nâng cao nhận thức đơn vị thi công thiết lập quy trình thổi rửa bơm vữa xi măng hợp lý, đồng thời tiến hành kiểm tra liên tục theo bớc đề - Cần tiếp tục nghiên cứu làm sáng tỏ khả chịu tải mũi cọc áp dụng công nghệ cách đầu t lắp đặt đầu đo chuyên dụng thân cọc thí nghiệm cọc phá hoại 125 KếT LUậN Qua kết nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến sức chịu tải cọc khoan nhồi khu vùc Hµ Néi, cã thĨ rót mét sè kÕt ln sau: Mét c¸ch tỉng qu¸t, cã thĨ chia yếu tố ảnh hởng đến sức chịu tải nh chất lợng cọc khoan nhồi làm loại: yếu tố chủ quan yếu tố khách quan Các yếu tố chủ quan có liên quan đến công tác thi công cọc nh: công nghệ, máy móc, thiết bị, ngời, yếu tố đợc chi phối chủ yếu nhân tố ngời nên chủ động khắc phục đợc thông qua việc nghiên cứu, đánh giá nắm vững yếu tố gây ảnh hởng bất lợi đến chất lợng cọc, từ có biện pháp để cố gắng giảm thiểu tác hại chúng trình thi công Các yếu tố khách quan ảnh hởng đến sức chịu tải cọc khoan nhồi yếu tố điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, cấu trúc đất khu vực Các u tè nµy n»m ngoµi sù chi phèi cđa ngời gây ảnh hởng lớn đến chất lợng cọc với sức chịu tải cọc Với yếu tố khách quan phải đánh giá đợc tác động có lợi đặc biệt tác động bất lợi chúng trình thi công sử dụng công trình, từ có giải pháp để chủ động phòng tránh ảnh hởng bất lợi nh chọn phơng pháp thi công cho thích hợp với điều kiện khách quan Hiện có nhiều phơng pháp khác để nhằm làm tăng sức chịu tải cọc khoan nhồi nh việc nâng cao chất lợng cọc, tăng đờng kính chiều dài cọc, thay đổi hình dạng cọc, sử dụng công nghệ trình thi công Trong biện pháp nâng cao sức chịu tải cọc công nghệ thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc bớc phát triển gần công nghệ thi công cọc khoan nhồi Nó có hiệu làm tăng đột biến sức chịu tải cọc, lên tới 200% Tuy cha đợc áp dụng phổ biến xây dựng Hà Nội, nhng qua kết thi công thử nghiệm công trình nghiên cứu đ cho thấy hiệu thực tế vấn đề kỹ thuật đặc biệt kinh tế Với kết thu đợc từ nghiên cứu khẳng định, ứng dụng công nghệ thổi rửa bơm vữa xi măng đáy cọc khoan nhồi địa 126 bàn Hà Nội nhằm nâng cao sức chịu tải cọc hoàn toàn khả thi có hiệu cao ... cọc khoan nhồi yếu tố ảnh hởng đến sức chịu tải cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội, bao gồm yếu tố chủ quan yếu tố khách quan - Kiến nghị giải pháp nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi - áp dụng giải. .. tỏ yếu tố ảnh hởng đến chất lợng cọc khoan nhồi, từ kiến nghị biện pháp nâng cao sức chịu tải cọc địa bàn thành phố Hà Nội Đối tợng phạm vi nghiên cứu - Đối tợng nghiên cứu cọc khoan nhồi yếu tố. .. chịu tải lớn giải pháp dùng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng điều kiện địa chất công trình Hà Nội tối u 1.2 Tổng quan sức chịu tải cọc khoan nhồi Sức chịu tải dọc trục cọc khoan nhồi đợc phân