TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10304:2014 MÓNG CỌC - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Pile Foundation - Design Standard

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10304:2014 MÓNG CỌC - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Pile Foundation - Design Standard Lời nói đầu TCVN 10304:2014 “Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế” xây dựng sở tham khảo “SP 24.13330.2011 (SNiP 2.02.03-85) Móng cọc” TCVN 10304:2014 trường Đại học Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố MĨNG CỌC - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Pile Foundation - Design Standard Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế móng cọc nhà cơng trình (sau gọi chung cơng trình) xây dựng cơng trình cải tạo xây dựng lại Tiêu chuẩn khơng áp dụng để thiết kế móng cọc cơng trình xây dựng đất đóng băng vĩnh cửu, móng máy chịu tải trọng động trụ cơng trình khai thác dầu biển cơng trình khác thềm lục địa Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 3118:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén; TCVN 4200:2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định tính nén lún phịng thí nghiệm; TCVN 4116:1985 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng - Nguyên tắc bản; TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5575:2012 Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5746:1993 Đất xây dựng - Phân loại; TCVN 6170-3:1998 Cơng trình biển cố định - Tải trọng thiết kế; TCVN 9346:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển; TCVN 9351:2012 Đất xây dựng - Phương pháp thí nghiệm trường - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn; TCVN 9352:2012 Đất xây dựng - Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh; TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình; TCVN 9363:2012 Khảo sát cho xây dựng - Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng; TCVN 9379:2012 Kết cấu xây dựng - Nguyên tắc tính tốn; TCVN 9386-1:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất - Phần 1: Quy định chung, tác động động đất quy định kết cấu nhà; TCVN 9386-2:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất - Phần 2: Nền móng, tường chắn vấn đề địa kỹ thuật TCVN 9393:2012 Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải ép tĩnh dọc trục; TCVN 9402:2012 Hướng dẫn kỹ thuật công tác địa chất cơng trình cho xây dựng vùng castơ Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Cọc (Pile): Cấu kiện thẳng đứng xiên, hạ vào đất thi công chỗ đất, để truyền tải trọng vào 3.2 Cọc treo (Friction pile): Cọc, truyền tải trọng vào qua ma sát thân cọc qua mũi cọc 3.3 Cọc chống (End bearing pile): Cọc, truyền tải trọng vào chủ yếu qua mũi cọc 3.4 Cọc đơn (Single pile): Cọc, truyền tải trọng vào điều kiện khơng có ảnh hưởng cọc khác tới 3.5 Nền cọc (Pile ground base): Một phần đất tiếp nhận tải trọng cọc truyền vào tác dụng tương hỗ với cọc 3.6 Nhóm cọc (Pile group): Nhóm số cọc liên kết với đài cọc, theo nguyên tắc, truyền tải từ cột trụ độc lập xuống 3.7 Bãi cọc (Large pile group): Rất nhiều cọc, nối với đài cọc lớn, truyền tải trọng từ cơng trình xuống đất 3.8 Móng cọc (Pile foundation): Hệ thống cọc nối lại với cấu trúc thống truyền tải trọng lên 3.9 Móng cọc - bè hỗn hợp (Piled raft foundation): Móng cấu tạo từ đài cọc dạng (bè) bê tông cốt thép cọc, truyền tải xuống 3.10 Đài cọc (Pile cap): Là dầm nối đầu cọc phân phối tải trọng từ kết cấu bên lên cọc Phân biệt đài cọc thành: đài cao, đáy đài nằm cao mặt đất đài thấp, đáy đài nằm mặt đất đất 3.11 Sức chịu tải cọc (Bearing resistance of a single pile): Sức kháng cực hạn cọc đơn theo điều kiện giới hạn phát triển mức biến dạng trượt 3.12 Lực ma sát âm (Negative skin friction): Lực xuất bề mặt thân cọc độ lún đất xung quanh cọc lớn độ lún cọc hướng xuống 3.13 Tải trọng tác dụng lên cọc (Load acting on a pile): Giá trị tải trọng, giá trị lực xuất cọc tác dụng tác động từ cơng trình lên móng tổ hợp bất lợi chúng Nguyên tắc chung 4.1 Móng cọc cần tính tốn thiết kế sở: - Các kết khảo sát cơng trình xây dựng; - Tài liệu động đất khu vực xây dựng; - Các số liệu đặc trưng chức năng, cấu trúc cơng nghệ đặc biệt cơng trình điều kiện sử dụng cơng trình; - Tải trọng tác dụng lên móng; - Hiện trạng cơng trình có sẵn ảnh hưởng việc xây dựng đến chúng; - Các yêu cầu sinh thái; - So sánh kinh tế - kỹ thuật phương án thiết kế khả thi 4.2 Trong đồ án thiết kế phải xem xét, đáp ứng cho cơng trình an tồn, ổn định lâu dài hiệu kinh tế giai đoạn thi cơng sử dụng cơng trình 4.3 Trong đồ án thiết kế cần xét đến điều kiện xây dựng địa phương, kinh nghiệm thiết kế, xây dựng sử dụng cơng trình điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn điều kiện sinh thái tương tự 4.4 Cần thiết kế móng cọc mối tương quan với nhiệm vụ thiết kế số liệu ban đầu 4.5 Khi thiết kế cần xét đến tầm quan trọng cơng trình theo Phụ lục F tiêu chuẩn 4.6 Móng cọc cần thiết kế sở kết khảo sát cơng trình thực theo u cầu tiêu chuẩn TCVN 4419:1987, TCVN 9363:2012 Điều tiêu chuẩn Việc thực công tác khảo sát cơng trình khơng để cung cấp cho công tác nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình cơng trình xây dựng mà cịn cung cấp số liệu để kiểm tra ảnh hưởng việc xây dựng móng cọc đến cơng trình xung quanh để thiết kế gia cường móng cho cơng trình có, cần thiết Khơng cho phép thiết kế móng cọc chưa có đầy đủ sở liệu cần thiết địa chất cơng trình 4.7 Khi thi cơng cọc gần cơng trình có sẵn cần phải đánh giá ảnh hưởng tác động động đến kết cấu cơng trình máy móc thiết bị đặt bên Trong trường hợp cần thiết, với kinh nghiệm thi cơng cọc, phải dự định trước việc đo thông số dao động đất, cơng trình kể cơng trình ngầm có 4.8 Trong đồ án móng cọc cần dự tính cơng tác quan trắc trường Thành phần, khối lượng phương pháp quan trắc trường quy định phụ thuộc vào tầm quan trọng cơng trình mức độ phức tạp điều kiện địa chất cơng trình Cơng tác quan trắc biến dạng móng trường cần dự tính sử dụng loại kết cấu móng chưa nghiên cứu kỹ lưỡng, trường hợp nhiệm vụ thiết kế có yêu cầu đặc biệt cho cơng tác quan trắc trường 4.9 Móng cọc làm việc môi trường xâm thực cần thiết kế theo yêu cầu TCVN 5337:1991, TCVN 5338:1991 TCVN 9346:2012 4.10 Khi thiết kế thi công móng cọc từ bê tơng tồn khối bê tơng lắp ghép, bê tông cốt thép cần tuân thủ theo TCVN 5574:2012, tuân thủ yêu cầu quy phạm thi cơng móng, cơng tác trắc địa, kỹ thuật an toàn, an toàn chống cháy q trình thi cơng bảo vệ mơi trường xung quanh Yêu cầu khảo sát địa chất cơng trình 5.1 Các kết khảo sát cơng trình cần bao gồm thơng tin địa hình, địa mạo, động đất số liệu cần thiết để chọn loại móng, xác định loại cọc kích thước cọc, tải trọng tính tốn cho phép tác dụng lên cọc tính tốn theo trạng thái giới hạn dự báo biến đổi (trong q trình xây dựng sử dụng cơng trình) điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn sinh thái công trường xây dựng loại khối lượng biện pháp kỹ thuật để chế ngự chúng 5.2 Công tác khảo sát cho móng cọc nói chung bao gồm cơng việc tổng hợp sau: - Khoan lấy mẫu mô tả đất; - Nghiên cứu tính chất lý đất nước đất phịng thí nghiệm; - Thí nghiệm xuyên đất: xuyên tĩnh (CPT) xuyên tiêu chuẩn (SPT); - Thí nghiệm nén ngang đất; - Thí nghiệm nén (bằng tải trọng tĩnh); - Thí nghiệm thử cọc ngồi trường; - Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng cơng tác thi cơng móng cọc đến mơi trường xung quanh, có cơng trình lân cận (theo đề xuất chun mơn đơn vị thiết kế) 5.3 Khoan lấy mẫu kết hợp xun tiêu chuẩn, thí nghiệm phịng, thí nghiệm xun tĩnh, cơng tác khảo sát chính, khơng phụ thuộc vào tầm quan trọng cơng trình loại móng cọc 5.4 Đối với cơng trình thuộc tầm quan trọng cao trung bình ngồi u cầu 5.3 nên bổ sung thí nghiệm đất thí nghiệm nén ngang, thí nghiệm kháng chấn thí nghiệm cọc ngồi trường theo dẫn Phụ lục D, cần xét đến tính phức tạp theo phân bố tính chất đất Đối với cơng trình xây dựng nhà cao tầng thuộc tầm quan trọng cao cơng trình có phần ngầm sâu, cần thiết bổ sung cơng tác thăm dị địa vật lý để làm xác cấu tạo đất hố khoan, xác định chiều dày lớp đất yếu, chiều sâu mực nước, hướng vận tốc chuyển động nước ngầm, cịn vùng có castơ - độ sâu phân bố tầng đá đất castơ, mức độ nứt nẻ castơ hóa 5.5 Khi áp dụng cọc kết cấu mới, theo đề xuất chuyên môn đơn vị thiết kế, cần tiến hành thí nghiệm hạ cọc với mục đích làm xác thêm kích thước thiết kế phương pháp hạ cọc ấn định, công tác thử cọc tải trọng tĩnh trường Khi áp dụng móng cọc - bè hỗn hợp cần đưa vào thành phần công tác thí nghiệm đất bàn nén thí nghiệm thử cọc trường 5.6 Trong trường hợp cọc làm việc chịu kéo, chịu tải ngang chịu tải trọng đổi dấu, cần phải thực công tác thí nghiệm cho trường hợp cụ thể với khối lượng quy định có xét đến tác động có ưu 5.7 Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm trường tuân theo 7.3 5.8 Thí nghiệm thử cọc, nén nén ngang, theo nguyên tắc, tiến hành khu vực chọn lựa sở kết khoan (xuyên) khảo sát vị trí mà điều kiện đất đặc trưng nhất, móng chịu tải lớn nơi mà việc hạ cọc theo điều kiện đất chưa rõ ràng Việc thử đất tải trọng tĩnh cách hợp lý thực nén hình xoắn ốc với diện tích 600 cm2 hố khoan với mục đích xác định mơ đun biến dạng làm xác thêm hệ số chuyển đổi tài liệu tiêu chuẩn hướng dẫn hành mơ đun biến dạng đất số liệu thí nghiệm xuyên nén ngang lỗ khoan 5.9 Khối lượng khảo sát cho móng cọc kiến nghị lấy theo Phụ lục D, phụ thuộc vào tầm quan trọng công trình mức độ phức tạp đất Khi nghiên cứu tính đa dạng loại đất gặp công trường phạm vi chiều sâu khảo sát, cần ý đặc biệt tới có mặt, chiều sâu chiều dày lớp đất yếu (cát rời, đất dính yếu, loại đất hữu cơ) Sự có mặt loại đất có ảnh hưởng tới việc xác định loại cọc chiều dài cọc, vị trí mối nối cọc tổ hợp, liên kết cọc vào đài việc chọn thiết bị thi công cọc Sự bất lợi loại đất cần phải tính đến có tác động động đất tải trọng động 5.10 Các vị trí khảo sát địa chất cơng trình (hố khoan, hố xun, vị trí thí nghiệm đất) cần bố trí cho chúng nằm khn viên cơng trình thiết kế xây dựng điều kiện đất nhau, khơng xa cơng trình q m, cịn trường hợp sử dụng cọc làm kết cấu bảo vệ hố đào khơng q m từ trục chúng 5.11 Chiều sâu khảo sát, theo nguyên tắc, phải lớn chiều sâu nén lún Thông thường chiều sâu hố khảo sát không nhỏ m kể từ mũi cọc thiết kế trường hợp bố trí cọc thành hàng nhóm cọc chịu tải trọng MN; không nhỏ 10 m trường hợp bố trí cọc thành bãi kích thước đến (10 m x 10 m) nhóm cọc chịu tải trọng lớn MN Trong trường hợp bãi cọc rộng (10 m x 10 m) trường hợp dùng móng cọc - bè hỗn hợp chiều sâu hố khảo sát cần phải lớn chiều sâu cọc khoảng không nhỏ chiều dày tầng nén lún không nhỏ nửa chiều rộng bãi cọc hay đài dạng không nhỏ 15 m Khi có mặt lớp đất với tính chất đặc biệt (đất lún sụt, đất trương nở, đất dính yếu, đất hữu cơ, đất cát rời xốp đất nhân tạo) hố khảo sát phải xuyên qua lớp đất này, vào sâu tầng đất tốt phía xác định đặc trưng chúng 5.12 Khi khảo sát cho móng cọc cần xác định đặc trưng vật lý, cường độ biến dạng cần thiết để tính tốn thiết kế móng cọc theo trạng thái giới hạn (xem Điều 7) Số lần xác định đặc trưng đất cho yếu tố địa chất cơng trình cần phải đủ để phân tích thống kê 5.13 Đối với đất cát, khó lấy mẫu nguyên dạng, phương pháp để xác định độ chặt đặc trưng cường độ nên thí nghiệm xuyên tĩnh xun tiêu chuẩn cho loại cơng trình khơng kể mức độ quan trọng Thí nghiệm xuyên phương pháp để xác định mơ đun biến dạng vừa cho đất cát vừa cho đất sét cơng trình thuộc tầm quan trọng cấp III phương pháp xác định mô đun biến dạng (kết hợp với thí nghiệm nén ngang thí nghiệm nén) cho thuộc tầm quan trọng cấp I cấp II 5.14 Khi khảo sát địa chất cơng trình để thiết kế móng cọc gia cường cho nhà cơng trình cải tạo xây dựng lại, cần bổ sung cơng tác khảo sát móng đo đạc chuyển vị cơng trình Ngồi ra, cần phải lập tương quan số liệu khảo sát với hồ sơ lưu trữ (nếu có) để có nhận xét thay đổi điều kiện địa chất cơng trình địa chất thủy văn việc xây dựng sử dụng cơng trình gây nên CHÚ THÍCH: 1) Việc khảo sát trạng thái kỹ thuật kết cấu móng nhà cần thực theo nhiệm vụ khảo sát tổ chức chuyên môn lập 2) Kiểm tra đánh giá chiều dài cọc móng nhà cải tạo xây dựng lại cách hợp lý dùng thiết bị đa 5.15 Việc nghiên cứu khảo sát móng cần phải: - Đánh giá mắt thường kết cấu phần nhà, có việc định vị vết nứt (nếu có), xác định kích thước đặc tính vết nứt đặt mốc lên chúng; - Tìm hiểu chế độ sử dụng nhà với mục đích xác định yếu tố gây ảnh hưởng tiêu cực lên nền; - Xác định có mặt thiết bị chơn ngầm hệ thống thoát nước trạng thái chúng; - Tìm hiểu số liệu khảo sát địa chất cơng trình khu vực xây dựng cải tạo hồ sơ lưu trữ; - Chụp ảnh trạng kết cấu cơng trình cần xây dựng cải tạo lại để đánh giá khả xuất lún khơng (nghiêng, uốn, chuyển dịch tương đối) Khi nghiên cứu khảo sát nhà cần xây dựng cải tạo lại phải khảo sát trạng thái cơng trình lân cận 5.16 Nghiên cứu khảo sát móng trạng thái kết cấu móng thực cách đào hố lấy khối đất nguyên dạng đáy móng thành hố Khảo sát đất sâu đáy hố để xác định cấu tạo địa chất cơng trình điều kiện địa chất thủy văn tính chất đất phải phương pháp khoan xun, vị trí hố khoan điểm xuyên bố trí nằm dọc theo chu vi nhà cơng trình cách chúng khoảng khơng q m 5.17 Khi gia cường cơng trình xây dựng cải tạo lại cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi hay khoan phun nước, chiều sâu hố khoan xuyên khảo sát lấy theo 5.11 5.18 Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình để thiết kế móng cọc cần phải lập theo TCVN 4419:1987 TCVN 9363:2012 Tất đặc trưng đất cần phải đưa vào báo cáo có kể đến dự báo khả biến đổi điều kiện địa chất cơng trình địa chất thủy văn khu vực (trong q trình thi cơng sử dụng cơng trình) Nếu có thí nghiệm thử tải tĩnh hay thử tải động cọc phải đưa kết vào báo cáo Báo cáo kết xuyên tĩnh xuyên tiêu chuẩn cần bao gồm số liệu sức chịu tải cọc Khi nước đất có tính xâm thực cần có kiến nghị biện pháp bảo vệ cọc chống xâm thực Trong trường hợp phát lớp đất đặc thù hay trình địa chất nguy hiểm (castơ, trượt ) khu vực xây dựng cần phải cho số liệu phân bố mức độ chúng 5.19 Trong trình khảo sát địa chất cơng trình nghiên cứu tính chất đất để thiết kế thi cơng móng cọc cần xét đến yêu cầu bổ sung, nêu Điều đến Điều 15 tiêu chuẩn Phân loại cọc 6.1 Theo phương pháp hạ cọc xuống đất phân biệt loại cọc sau: a) Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn cọc thép, hạ khơng đào đất mà dùng búa đóng, máy rung, máy rung ép hay máy ép, kể cọc ống vỏ bê tơng cốt thép đường kính đến 0,8 m hạ máy rung mà khơng đào moi đất có moi đất phần không nhồi bê tông vào lịng cọc; b) Cọc ống bê tơng cốt thép hạ máy rung kết hợp đào moi đất, dùng vữa bê tơng nhồi phần tồn lịng cọc; c) Cọc đóng (ép) nhồi bê tơng cốt thép, thi công cách ép cưỡng đất (lèn đất) để tạo lỗ đổ bê tông vào; d) Cọc khoan (đào) nhồi bê tông cốt thép thi công cách đổ bê tông hạ cọc bê tông cốt thép xuống hố khoan (đào) sẵn; e) Cọc vít, cấu tạo từ mũi cọc dạng vít thép thân cọc ống thép có tiết diện ngang nhỏ nhiều so với mũi, hạ cọc cách vừa xoay vừa ấn 6.2 Tùy theo điều kiện tương tác với đất mà phân loại cọc thành cọc chống cọc treo (cọc ma sát) 6.3 Cọc chống bao gồm tất loại cọc tựa vào đá, riêng cọc đóng, kể cọc đóng vào đất bị nén Khi tính sức chịu tải cọc chống theo đất nền, khơng cần xét tới sức kháng đất (trừ ma sát âm) thân cọc Cọc treo bao gồm tất loại cọc tựa bị nén truyền tải trọng xuống đất qua thân mũi cọc CHÚ THÍCH: Nền gọi bị nén đất dạng mảnh vụn thô lẫn cát trạng thái chặt vừa chặt, đất dính trạng thái cứng, bão hịa nước, có mơ đun biến dạng E ≥ 50 Mpa 6.4 Cọc đóng (ép) bê tơng cốt thép có tiết diện đặc cọc ống rỗng lòng phân loại sau: a) Theo cách cấu tạo cốt thép phân loại thành: cọc đặc, cọc ống có cốt thép dọc khơng căng trước, có cốt đai cọc có cốt thép dọc thép thép sợi (chế tạo từ sợi thép cường độ cao thép cáp) ứng lực trước, có khơng có thép đai; b) Theo hình dạng tiết diện ngang phân loại thành: cọc đặc tiết diện vuông, tiết diện chữ nhật, tiết diện chữ T chữ H; cọc vng có lõi trịn rỗng cọc trịn rỗng (cọc ống); c) Theo hình dạng mặt cắt dọc phân loại thành: cọc hình lăng trụ, hình trụ cọc vát thành (cọc hình tháp, hình thang); d) Theo đặc điểm cấu tạo phân loại thành: cọc đúc liền khối cọc tổ hợp (ghép nối từ đoạn cọc); e) Theo kết cấu phần mũi cọc phân loại thành: cọc có mũi nhọn mũi phẳng, cọc mở rộng mũi dạng phẳng mở rộng mũi dạng khối (hình đinh găm), cọc rỗng lịng có mũi kín, mũi hở nổ mũi CHÚ THÍCH: Cọc đóng nổ mũi cọc có đáy mở rộng nổ mìn thi cơng cách đóng cọc trịn rỗng lịng, phần mũi có lắp mũi thép rỗng bịt kín, tạo bầu phương pháp nổ, sau nhồi vữa bê tơng vào cọc Trong đồ án móng phải có dẫn thực nguyên tắc thi công khoan nổ, cần xác định khoảng cách cho phép kể từ nhà cơng trình có vị trí gây nổ 6.5 Cọc đóng (ép) nhồi phân loại theo biện pháp thi cơng gồm: a) Cọc đóng ép nhồi thi cơng phương pháp hạ (đóng, ép quay ép) ống vách tạo lỗ, đáy ống bịt đế nút bê tông Tấm đế để lại đất, rút dần ống vách lên theo mức nhồi vữa bê tông xuống hố; b) Cọc nhồi ép rung thi công cách nhồi vữa bê tông thể cứng vào hố tạo sẵn, dùng đầm dạng ống mũi nhọn đế có gắn đầm rung để đầm bê tông; c) Cọc nhồi hố ép lún, thi công cách ép lún đất tạo lỗ hình tháp hình chóp nhồi vữa bê tông xuống 6.6 Cọc khoan đào nhồi phân loại theo biện pháp thi công gồm: a) Cọc khoan nhồi tiết diện đặc có khơng mở rộng mũi, có khơng xử lý gia cường mũi cọc vữa xi măng Khi đổ bê tông vào hố khoan đất sét mực nước ngầm khơng gia cố thành hố, cịn đất mực nước ngầm phải dùng dung dịch khoan ống vách chuyên dụng để giữ thành; b) Cọc khoan nhồi, thi công công nghệ dùng guồng xoắn liên tục, lòng cần khoan rỗng; c) Cọc barrette thi công tạo lỗ công nghệ đào gàu ngoạm lưỡi phay đất; d) Cọc khoan nhồi, mở rộng mũi thiết bị chuyên dụng gây nổ mở rộng mũi nhồi vữa bê tông vào hố; e) Cọc khoan phun đường kính từ 0,15 m đến 0,35 m, thi công cách phun (bơm) vữa bê tông cấp phối hạt nhỏ vữa xi măng cát vào hố khoan sẵn, thi cơng khoan guồng xoắn liên tục; f) Cọc - trụ thi công cách khoan tạo lỗ kết hợp mở rộng mũi không mở rộng mũi, đổ chỗ lớp vữa xi măng cát hạ đoạn cọc xuống hố khoan Các đoạn cọc đặc có dạng hình lăng trụ hình có cạnh đường kính 0,8 m lớn hơn; g) Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn hạ xuống hố khoan sẵn có khơng đóng vỗ đầu cọc 6.7 Sử dụng cọc với ống vách để lại đất với trường hợp khơng thể áp dụng giải pháp kết cấu móng khác (khi thi công cọc khoan nhồi với lưu tốc dòng thấm lớn 200 m/ngày đêm, ứng dụng cọc khoan nhồi để gia cố chống trượt mái dốc trường hợp khác có đủ sở) 6.8 Cọc bê tông bê tông cốt thép phải thiết kế dùng bê tông nặng theo TCVN 5574:2012 TCVN 3118:1993 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn khơng tiêu chuẩn, cọc đóng nhồi cọc khoan nhồi, phải đúc từ bê tông cấp độ bền tối thiểu B15 Đối với cọc đóng bê tông cốt thép ứng lực trước dùng bê tông cấp độ bền tối thiểu B30 6.9 Đài cọc bê tông cốt thép dùng cho loại nhà cơng trình phải thiết kế từ bê tơng nặng theo TCVN 5574:2012, với cấp độ bền tối thiểu B15 đài toàn khối B 20 đài lắp ghép 6.10 Bê tông đổ chỗ vào hốc nối cột bê tông cốt thép với đài cọc dạng cốc, để nối đầu cọc với đài cọc dạng băng lắp ghép phải tuân theo yêu cầu TCVN 5574:2012, cấp độ bền bê tông không thấp B15 CHÚ THÍCH: Đối với mố trụ cầu cơng trình thủy, bê tơng đổ chỗ chèn mối nối cho cấu kiện lắp ghép móng cọc phải có cấp cao so với cấp bê tông cấu kiện cần nối ghép Thiết kế móng cọc 7.1 Những dẫn tính tốn 7.1.1 Nền móng cọc phải tính tốn theo trạng thái giới hạn: a) Nhóm trạng thái giới hạn thứ gồm: - Theo cường độ vật liệu cọc đài cọc; - Theo sức kháng đất cọc (sức chịu tải cọc theo đất); - Theo sức chịu tải đất tựa cọc; - Theo trạng thái ổn định chứa cọc, lực ngang truyền vào đủ lớn (tường chắn, móng kết cấu có lực đẩy ngang …), có tải động đất, cơng trình nằm sườn dốc hay gần đó, lớp đất dốc đứng Việc tính tốn cần kể đến biện pháp kết cấu để lường trước ngăn ngừa chuyển dịch móng b) Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai gồm: - Theo độ lún tựa cọc móng cọc chịu tải trọng thẳng đứng (xem 7.4); - Theo chuyển vị đồng thời cọc với đất chịu tác dụng tải trọng ngang momen (xem Phụ lục A); - Theo hình thành mở rộng vết nứt cho cấu kiện bê tơng cốt thép móng cọc 7.1.2 Trong phép tính móng cọc cần kể đến tác dụng đồng thời thành phần lực ảnh hưởng bất lợi mơi trường bên ngồi (thí dụ, ảnh hưởng nước đất tình trạng đến tiêu - lý đất …) Cơng trình cần xem xét đồng thời, nghĩa phải tính tác dụng tương hỗ cơng trình bị nén Sơ đồ tính tốn hệ “cơng trình - nền” “móng - nền” cần chọn lựa có kể đến yếu tố xác định trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu cơng trình (các sơ đồ tĩnh định cơng trình, đặc tính xây dựng, đặc điểm nằm lớp đất, tính chất đất khả thay đổi chúng trình xây dựng sử dụng cơng trình …) Nên kể đến làm việc khơng gian kết cấu cơng trình, tính phi tuyến hình học vật lý, tính dị hướng, tính dẻo, từ biến vật liệu xây dựng đất, phát triển vùng biến dạng dẻo móng Việc tính tốn móng cọc cần tiến hành với việc xây dựng mô hình tốn mơ tả ứng xử học móng cọc trạng thái giới hạn thứ trạng thái giới hạn thứ hai Mơ hình tính tốn thể dạng giải tích hay phương pháp số Việc tính tốn móng cọc kích thước lớn tính móng cọc bè làm việc nên thực phương pháp số Khi tính tốn móng cọc cần kể đến độ cứng kết cấu nối đầu cọc, phải đưa vào mơ hình tính tốn Cần đưa vào sơ đồ tính tốn yếu tố sau: - Các điều kiện đất khu vực xây dựng; - Chế độ địa chất thủy văn; - Đặc điểm thi cơng cọc; - Sự có mặt cặn lắng mũi cọc (đối với cọc khoan nhồi barrette) Khi thực tính tốn phương pháp số, sơ đồ tính tốn hệ “đài - cọc - đất nền” cần chọn, kể thành phần định sức kháng hệ Cần kể đến yếu tố thời gian thay đổi tải trọng lên cọc móng cọc theo thời gian Sơ đồ tính tốn móng cọc phải xây dựng theo cách, cho sai số nghiêng phía dự trữ an tồn cho kết cấu cơng trình bên trên, sai số khơng thể xác định trước cần xây dựng phương án tính tốn xác định tác động bất lợi cho kết cấu cơng trình bên Khi sử dụng máy tính để tính móng cọc cần lường đến khả không xác định, liên quan tới chức mơ hình tính tốn việc chọn thơng số biến dạng cường độ đất Để làm điều này, thực phép tính số để xác định sức kháng cọc đơn, nhóm cọc móng cọc - bè nên so sánh kết tính tốn phần tử sơ đồ tính với kết theo phương pháp giải tích, so sánh kết tính tốn theo chương trình địa kỹ thuật khác 7.1.3 Tải trọng tác động đưa vào tính tốn, hệ số tin cậy tải trọng tổ hợp tải trọng phải lấy theo yêu cầu TCVN 2737:1995 7.1.4 Khi tính cọc, móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ phải tính với tổ hợp tổ hợp đặc biệt tải trọng tính tốn, tính theo trạng thái giới hạn thứ hai tính với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn 7.1.5 Các tải trọng tác động, tổ hợp tải trọng hệ số tin cậy tải trọng tính móng cọc cầu cơng trình thủy lấy theo yêu cầu tiêu chuẩn ngành 7.1.6 Tất phép tính tốn cọc, móng cọc móng phải dùng đặc trưng tính tốn vật liệu đất Trị số tính tốn đặc trưng vật liệu làm cọc đài cọc cần lấy theo u cầu TCVN 5574:2012 Trị số tính tốn đặc trưng đất phải xác định theo dẫn TCVN 9362:2012, TCVN 9351:2012 TCVN 9352:2012, trị số tính tốn hệ số bao quanh cọc C z lấy theo dẫn Phụ lục A Cường độ sức kháng đất mũi cọc qb thành cọc fi xác định theo dẫn 7.2, 7.3 Phụ lục G Khi có kết khảo sát trường tiến hành theo yêu cầu 7.3, việc xác định sức chịu tải cọc theo đất cần kể đến số liệu xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn, theo số liệu thử cọc chịu tải trọng động Trong trường hợp có kết thử cọc chịu tải trọng tĩnh sức chịu tải theo đất cọc phải lấy theo kết thử này, có xét đến dẫn 7.3 Đối với cơng trình, khơng thực việc thử tải tĩnh cọc trường, nên xác định sức chịu tải cọc theo số phương pháp trình bày 7.2, 7.3 Phụ lục G có kể đến tầm quan trọng cơng trình 7.1.7 Tính tốn cọc đài cọc theo cường độ vật liệu cần tuân theo yêu cầu tiêu chuẩn hành kết cấu bê tơng, bê tơng cốt thép thép Tính tốn cấu kiện bê tơng cốt thép móng cọc theo hình thành mở rộng vết nứt theo yêu cầu TCVN 5574:2012; cầu cơng trình thủy theo tiêu chuẩn ngành tương ứng 7.1.8 Đối với loại cọc, tính tốn theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc ngàm cứng đất tiết diện nằm cách đáy đài khoảng l xác định theo công thức: l1 = lo + αε (1) đó: lo chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền; αε hệ số biến dạng xác định theo dẫn Phụ lục A Nếu hạ cọc khoan nhồi cọc ống xuyên qua tầng đất ngàm vào đá với tỷ số: > h lấy: l1 = lo + h αε đó: h chiều sâu hạ cọc, tính từ mũi cọc tới mặt đất thiết kế móng cọc đài cao (đài có đáy nằm cao mặt đất) tới đáy đài móng cọc đài thấp (đài có đáy tựa mặt đất hay nằm mặt đất, trừ trường hợp đất thuộc loại biến dạng nhiều) Khi tính tốn theo cường độ vật liệu cọc khoan phun, xuyên qua tầng đất biến dạng nhiều, với mô đun biến dạng đất E0 ≤ Mpa, chiều dài tính tốn cọc chịu uốn dọc ld phụ thuộc vào đường kính cọc d phải lấy sau: E0 ≤ Mpa lấy ld = 25 d; < E0 ≤ Mpa lấy ld = 15 d Trường hợp ld lớn chiều dày tầng đất nén mạnh hg phải lấy chiều dài tính tốn 2hg 7.1.9 Khi tính cọc đóng ép nhồi, cọc khoan nhồi barrette (trừ cọc - trụ cọc khoan - thả) theo cường độ vật liệu, cường độ tính tốn bê tông phải nhân với hệ số điều kiện làm việc γ cb = 0,85, kể đến việc đổ bê tông khoảng không gian chật hẹp hố ống vách nhân với hệ số γ ‘cb kể đến phương pháp thi công cọc sau: a) Trong đất dính, khoan đổ bê tông khô, gia cố thành, mực nước ngầm giai đoạn thi công thấp mũi cọc γ ‘cb = 1,0; b) Trong loại đất, việc khoan đổ bê tông điều kiện khô, có dùng tới ống vách chuyên dụng, guồng xoắn rỗng ruột γ ‘cb = 0,9; c) Trong nền, việc khoan đổ bê tơng vào lịng hố khoan dưới nước có dùng ống vách giữ thành, γ ‘cb = 0,8; d) Trong nền, việc khoan đổ bê tơng vào lịng hố khoan dung dịch khoan nước chịu áp lực dư (không dùng ống vách), γ ‘cb = 0,7 CHÚ THÍCH: Đổ bê tông nước hay dung dịch khoan phải làm theo phương pháp ống đổ di chuyển thẳng đứng, dùng bơm bê tông 7.1.10 Kết cấu loại cọc phải tính tốn chịu tải trọng từ nhà cơng trình truyền vào Riêng cọc đúc sẵn cịn phải tính cọc chịu lực trọng lượng thân chế tạo, lắp đặt vận chuyển, nâng cọc lên giá búa điểm móc cẩu cách đầu cọc 0,3l (trong l chiều dài đoạn cọc) Nội lực trọng lượng thân cọc (giống nội lực dầm) phải nhân với hệ số xung kích lấy bằng: 1,50 - tính theo cường độ; 1,25 - tính hình thành mở rộng vết nứt Trong trường hợp hệ số tin cậy trọng lượng thân cọc lấy 7.1.11 Cọc nằm móng cọc đơn chịu tải trọng dọc trục phải tính theo sức chịu tải đất với điều kiện: Đối với cọc chịu nén: Nc,d ≤ R γ0 R cd ; R c,d = c,k γn γk (2) Nt,d ≤ R γ0 R t,d; R t,d = t,k γn γk (3) Đối với cọc chịu kéo: đó: Nc,d Nt,d tương ứng trị tính tốn tải trọng nén tải trọng kéo tác dụng lên cọc (lực dọc phát sinh tải trọng tính tốn tác dụng vào móng tính với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất) xác định theo 7.1.13; Rc,d Rt,d tương ứng trị tính toán sức chịu tải trọng nén sức chịu tải trọng kéo cọc; Rc,k Rt,k tương ứng trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén sức chịu tải trọng kéo cọc, xác định từ trị riêng sức chịu tải trọng nén cực hạn R c,u sức chịu tải trọng kéo cực hạn Rt,u (xem 7.1.12); γ hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng đất sử dụng móng cọc, lấy cọc đơn lấy 1,15 móng nhiều cọc; γ n hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình, lấy 1,2; 1,15 1,1 tương ứng với tầm quan trọng cơng trình cấp I, II III (xem Phụ lục F) γ k hệ số tin cậy theo đất lấy sau: a) Trường hợp cọc treo chịu tải trọng nén móng cọc đài thấp có đáy đài nằm lớp đất tốt, cọc chống chịu nén không kể đài thấp hay đài cao lấy γ k = 1,4 (1,2) Riêng trường hợp móng cọc chịu nén cột, cọc đóng ép chịu tải 600 kN, cọc khoan nhồi chịu tải 2500 kN lấy γ k = 1,6 (1,4); b) Trường hợp cọc treo chịu tải trọng nén móng cọc đài cao, đài thấp có đáy đài nằm lớp đất biến dạng lớn, cọc treo hay cọc chống chịu tải trọng kéo trường hợp móng cọc đài cao hay đài thấp, trị số γ k lấy phụ thuộc vào số lượng cọc móng sau: móng có 21 cọc ………………… γ k = 1,40 (1,25); móng có 11 đến 20 cọc ………………… γ k = 1,55 (1,4); móng có 06 đến 10 cọc ………………… γ k = 1,65 (1,5); móng có 01 đến 05 cọc ………………… γ k = 1,75 (1,6) c) Trường hợp bãi cọc có 100 cọc, nằm cơng trình có độ cứng lớn, độ lún giới hạn khơng nhỏ 30 cm lấy γ k = 1, sức chịu tải cọc xác định thí nghiệm thử tải tĩnh Giá trị γ k (…) dùng cho trường hợp sức chịu tải cọc xác định thí nghiệm thử tải tĩnh trường; giá trị (…) dùng cho trường hợp sức chịu tải cọc xác định phương pháp khác CHÚ THÍCH: 1) Khi tính tốn loại cọc, lực dọc phát sinh cọc tải trọng tính tốn N phải tính trọng lượng riêng cọc có kể đến hệ số tin cậy để làm tăng nội lực tính tốn Tuy nhiên, phép tính sơ bộ, trọng lượng riêng cọc bỏ qua 2) Nếu tính tốn móng cọc cho tổ hợp tải trọng có kể đến tải trọng gió cầu trục, cho phép tăng 20 % tải trọng tính tốn lên cọc (trừ móng trụ đường dây tải điện) 3) Nếu theo hướng tác dụng ngoại lực, móng cọc trụ cầu cấu tạo từ vài hàng tải trọng (đồng thời riêng lẻ) hãm phanh, áp lực gió va đập tàu vào cọc chịu tải lớn nhất, cho phép tăng lên 10 % hàng có cọc tăng lên 20 % hàng có cọc trở lên Khi số lượng cọc nằm khoảng giữa, mức tăng tải tính tốn xác định nội suy 7.1.12 Trị riêng sức chịu tải cực hạn cọc Rc,u Rt,u xác định theo phương pháp dựa vào tiêu lý đất theo bảng biểu 7.2, theo phương pháp tính tốn dùng kết thí nghiệm trường 7.3 Phụ lục G Để đơn giản từ sau gọi R c,u “sức chịu tải trọng nén” Rt,u “sức chịu tải trọng kéo” cọc Trong trường hợp điều kiện giống nhau, số trị riêng sức chịu tải cực hạn 6, trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén chịu tải trọng kéo cọc ghi công thức (2) (3) phải lấy giá trị nhỏ số trị riêng: Rc,k = Rc,u Rt,k = Rt,u Trường hợp, số trị riêng sức chịu tải cực hạn điều kiện lớn 6, trị tiêu chuẩn sức chịu tải cọc Rc,k Rt,k trị trung bình xác định từ kết xử lý thống kê trị riêng sức chịu tải cực hạn 7.1.13 Khi xác định giá trị tải trọng truyền lên cọc, cần xem móng cọc kết cấu khung tiếp nhận tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang mơmen uốn Đối với móng cột gồm cọc thẳng đứng, có tiết diện độ sâu, liên kết với đài cứng, cho phép xác định giá trị tải trọng Nj truyền lên cọc thứ j móng theo cơng thức: Nj = My x j N Mx y j + n + n n y i2 x i2 ∑ i =1 (4) ∑ i =1 đó: N lực tập trung; Mx, My mô men uốn, tương ứng với trục trọng tâm x, y mặt cọc cao trình đáy đài; n số lượng cọc móng; xi, yi tọa độ tim cọc thứ i cao trình đáy đài; xj, yj tọa độ tim cọc thứ j cần tính tốn cao trình đáy đài 7.1.14 Đối với cọc chịu tải trọng ngang, u cầu tính tốn sức chịu tải đất cọc chịu tải dọc trục 7.1.11 Tải trọng ngang tác dụng vào móng có đài cứng gồm cọc thẳng đứng có tiết diện ngang phân bố cho toàn cọc 7.1.15 Kiểm tra ổn định móng cọc phải tuân theo yêu cầu TCVN 9362:2012 có kể đến tác dụng phản lực phụ thêm theo phương ngang từ cọc vào khối đất trượt 7.1.16 Tính tốn cọc móng cọc theo biến dạng từ yêu cầu thỏa mãn điều kiện: S ≤ Sgh (5) đó: S trị biến dạng đồng thời cọc, móng cọc cơng trình (độ lún, chuyển vị, hiệu độ lún tương đối cọc, móng cọc ) có kể đến 7.1.4, 7.1.5, 7.4 Phụ lục A; Sgh trị biến dạng giới hạn đồng thời nền, móng cọc cơng trình, quy định theo dẫn TCVN 9362:2012, tham khảo Phụ lục E tiêu chuẩn 7.2 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất, đá 7.2.1 Sức chịu tải cọc chống Sức chịu tải trọng nén Rc,u, tính kN, cọc tiết diện đặc, cọc ống đóng ép nhồi, cọc khoan (đào) nhồi chúng tựa đá kể cọc đóng tựa bị nén (xem 6.2) định theo công thức: Rc,u = γ c qb Ab (6) đó: γ c hệ số điều kiện làm việc cọc nền, γ c =1; qb cường độ sức kháng đất mũi cọc chống; Ab diện tích tựa cọc nền, lấy diện tích mặt cắt ngang cọc đặc, cọc ống có bịt mũi; lấy diện tích tiết diện ngang thành cọc cọc ống không độn bê tơng vào lịng cọc lấy diện tích tiết diện ngang tồn cọc độn bê tơng lịng đến chiều cao khơng bé lần đường kính cọc Đối với loại cọc đóng ép, tựa đá bị nén, q b = 20 Mpa 12.14 Khơng tính tốn cọc chịu tải ngang cho trường hợp có đệm trung gian nằm móng Sức chịu tải trọng nén cọc có xét đến tác động động đất xác định theo 12.3, sức kháng đất dọc theo tồn thân cọc phải tính tốn, có nghĩa h d = hệ số điều kiện làm việc mũi cọc chịu tác động động đất γ eq1 = 1,2 12.15 Khi tính theo biến dạng móng cọc có đệm giữa, độ lún móng tính tổng độ lún khối móng quy ước hướng dẫn tính 7.4 độ lún phần đệm 13 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có Castơ 13.1 Móng cọc nhà cơng trình xây dựng vùng có castơ cần phải thiết kế có xét đến khả hình thành biến dạng bề mặt - lún, sụt đặc điểm phát triển trình castơ 13.2 Các thơng số dự báo biến dạng castơ biểu bề mặt xác định tính tốn sở phân tích điều kiện địa chất cơng trình địa chất thủy văn khả biến đổi chúng suốt thời gian sử dụng cơng trình với tham gia tổ chức chuyên ngành 13.3 Khối lượng khảo sát địa chất cơng trình vùng có castơ cần quy định phù hợp với yêu cầu TCVN 9362:2012 TCVN 9402:2012 sở đánh giá sơ theo số liệu lưu trữ mức độ nguy hiểm castơ Cần dự kiến thực hai hố khoan khảo sát đất castơ đến độ sâu quy định phụ thuộc vào mức độ castơ hóa, điều kiện địa chất cơng trình địa chất tủy văn, khơng m 13.4 Khi khảo sát cần thu thập thông tin biểu bề mặt q trình castơ hóa (sụt, lún mặt đất) thời điểm khảo sát số liệu hồ sơ lưu trữ thông tin thu thập trình khoan hang động, đất lấp hang khu vực xây dựng phân loại mức độ nguy hiểm chúng 13.5 Cần mô tả dạng biểu castơ kết khảo sát địa chất cơng trình, xác lập mức độ nguy hiểm hoạt động castơ đến cơng trình xây dựng xây dựng cải tạo lại dự báo phát triển castơ thời gian xây dựng sử dụng cơng trình tương lai 13.6 Trong vùng castơ, sử dụng cọc treo cần phải xuyên qua lớp đất phía gồm đất lấp, đất chứa hữu loại đất yếu khác Trong trường hợp cần dùng đài cọc dạng tấm, dầm giao để liên kết cọc lại với Phải lưu ý vị trí mối nối cọc đài, cần dự phòng khả cọc bị tuột khỏi đài để loại trừ khả kết cấu cơng trình phụ thuộc vào liên kết nằm vị trí phễu lún bị chịu tải thêm 13.7 Khi lớp đất phủ castơ không dày, dùng cọc xuyên qua lớp đất Trong trường hợp tính tốn cọc đài tồn khối cần phải kể đến nội lực bất lợi phụ thêm xuất mặt bên cọc chuyển dịch đất tầng castơ 13.8 Thơng số tính tốn thiết kế móng cọc vùng vùng sụt lún castơ đường kính phễu lún Việc xác định thực theo số liệu đặc trưng - lý đất tải trọng truyền từ cơng trình xuống 13.9 Khi xác định vị trí phễu lún castơ cơng trình, chấp thuận điều kiện ảnh hưởng bất lợi đến làm việc cơng trình Trong phải có trường hợp phễu lún nằm lột, vị trí giao cắt tường, góc nhà, cạnh ngắn cạnh dài cơng trình 13.10 Khi tính tốn biến dạng castơ dạng lún bề mặt, cho phép dùng phương pháp tính tốn cơng trình nằm vùng khai thác mỏ theo Điều 11, có kể đến phát triển biến dạng castơ 13.11 Việc tính tốn móng cọc vùng có castơ cần tuân theo Điều Khi tồn khu vực xây dựng loại đất có tính chất đặc biệt (đất lún sụt, đất trương nở …) phải tuân theo Điều Điều 10, vùng có động đất theo Điều 12 13.12 Khi thiết kế cơng trình vùng castơ cần phải dự kiến công tác quan trắc địa kỹ thuật trình xây dựng, cịn trường hợp cần thiết, q trình sử dụng cơng trình 14 Đặc điểm thiết kế móng cọc cho trụ đường tải điện khơng 14.1 Đối với móng cọc cho trụ đường tải điện không (LEP) trạm phân phối điện (ORU) cho phép dùng loại cọc khác (Điều 6), trừ cọc hình đinh găm, cọc hình tháp hình thoi 14.2 Chiều sâu hạ cọc chịu kéo tải trọng ngang vào đất tối thiểu 4,0 m 14.3 Sức chịu tải trọng nén cọc treo đóng, đóng nhồi cọc khoan nhồi chịu nén xác định tương ứng theo cơng thức (10) (12) có xét đến dẫn 14.5 14.6, hệ số điều kiện làm việc cơng thức (10) (12) lấy sau: Đối với trụ trung gian thông thường: Đối với trụ khác: = 1,0 = 1,2; 14.4 Sức chịu tải trọng kéo cọc đóng cọc đóng (ép) nhồi xác định theo công thức (11) công thức (15) có xét đến dẫn từ 14.5 đến 14.7, hệ số điều kiện làm việc γ c công thức (11) (15) lấy sau: - Đối với trụ thông thường trụ trung gian ………………… γ c = 1,2 - Đối với trụ neo trụ truyền tải góc có độ lớn ……….… γ c = 1,0 - Nếu lực giữ trọng lượng cọc đài cọc lực kéo tính tốn … γ c = 1,0 - Nếu lực giữ chiếm 65 % nhỏ lực kéo tính tốn … γ c = 0,6 Trong trường hợp khác tính sở nội suy 14.5 Đối với cọc đóng làm móng trụ đường tải điện không, cường độ sức kháng đất mũi qp thân cọc fi lấy theo Bảng Bảng 3, móng trụ thơng thường đặt đất dính với số sệt IL ≥ 0,3 trị số sức kháng tính tốn fi tăng lên 25 % 14.6 Cường độ sức kháng đất thân cọc đóng fi tính theo dẫn 14.5 nhân với hệ số điều kiên làm việc γ c bổ sung ghi Bảng 19 Bảng 19 - Hệ số bổ sung điều kiện làm việc γ c Loại móng, đặc trưng đất tải trọng Hệ số bổ sung điều kiện làm việc γ c ứng với chiều dài cọc L ≥ 25 L < 25d tỷ số H < 0,1 N H = 0,4 N H = 0,6 N Móng trụ thơng thường tính a) Các cọc đơn chịu kéo cát cát pha 0,9 0,9 0,8 0,55 sét sét pha IL ≤ 0,6 1,15 1,15 1,05 0,7 IL > 0,6 1,5 1,5 1,35 0,9 cát cát pha 0,9 0,9 0,9 0,9 sét sét pha IL ≤ 0,6 1,15 1,15 1,15 1,15 IL > 0,6 1,5 1,5 1,5 1,5 cát cát pha 0,8 0,8 0,7 0,6 sét sét pha 1,0 1,0 0,9 0,6 cát cát pha 0,8 0,8 0,8 0,8 sét sét pha 1,0 1,0 1,0 1,0 c) Chịu nén loại hình đất 1,0 1,0 1,0 1,0 b) Các cọc đơn chịu nén cọc nhóm cọc chịu kéo Móng trụ neo, trụ góc chuyển tải vượt độ lớn tính: a) Các cọc đơn chịu kéo b) Các cọc nhóm cọc chịu kéo CHÚ THÍCH: d đường kính cọc trịn, cạnh cọc vng hay cạnh dài cọc có tiết diện chữ nhật; H lực ngang tính tốn; N lực đứng tính tốn Khi hạ cọc đơn nghiêng phía tác dụng lực ngang, góc nghiêng so với phương thẳng đứng lớn 10o hệ số bổ sung điều kiện làm việc phải lấy cọc đứng chịu tải trọng nhóm cọc (theo điểm 1b 2b) 14.7 Khi tính tốn cọc chịu kéo nhóm cọc, sức chịu tải tính tốn cọc phải giảm bớt 20 % 14.8 Đối với cọc chịu kéo, cho phép hạ chúng lỗ khoan dẫn, chênh lệch kích thước tiết diện ngang cọc đường kính lỗ khoan dẫn khơng nhỏ 0,15 m 15 Đặc điểm thiết kế móng cọc nhà tầng 15.1 Đặc điểm thiết kế móng cọc cho loại nhà tầng là: nhà tầng, nhà tập thể nhà sản xuất nông nghiệp 15.2 Đề xuất dùng loại cọc sau: - Cọc BTCT đúc sẵn, đường kính (hoặc cạnh tiết diện ngang) 200 mm lớn hạ phương pháp đóng ép; - Cọc khoan nhồi đường kính từ 300 mm đến 600 mm; - Cọc đóng nhồi đường kính từ 300 mm đến 600 mm; - Cọc khoan phun đường kính từ 150 mm đến 350 mm; - Cọc ống thép đường kính từ 159 mm đến 325 mm; - Cọc - cột CHÚ THÍCH: 1) Đối với nhà tầng nằm vùng động đất, phép dùng cọc- cột chiều sâu hạ chúng vào đất tối thiểu m 2) Đối với móng cọc nhà tầng đặt đất lún sụt, độ lún trọng lượng thân móng tối đa 15 cm, cho phép thiết kế cọc không xuyên qua toàn tầng đất lún kết cấu phần mặt đất nhà thiết kế có áp dụng giải pháp kết cấu đảm bảo khả khai thác nhà bình thường tính độ lún khơng độ lún sụt móng Phụ lục A (Tham khảo) Tính tốn cọc chịu tác dụng đồng thời lực thẳng đứng, lực ngang mômen A.1 Khi tính cọc độc lập chịu tác dụng đồng thời lực đứng, lực ngang mômen uốn theo sơ đồ Hình A.1 phải phân biệt hai giai đoạn trạng thái ứng suất biến dạng hệ “cọc - nền” Hình A.1 - Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc A.2 Cho phép dùng chương trình máy tính mơ tả tác dụng học tương hỗ dầm (dầm đàn hồi) Trong đó, đất bao quanh cọc xem mơi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng hệ số CZ, tính kN/m3, tăng dần theo chiều sâu Hệ số tính tốn đất thân cọc, C Z, xác định theo công thức: CZ = k.Z γc (A.1) : k hệ số tỷ lệ, tính kN/m4, lấy phụ thuộc vào loại đất bao quanh cọc theo Bảng A.1; z độ sâu tiết diện cọc đất, nơi xác định hệ số nền, kể từ mặt đất trường hợp móng cọc đài cao, kể từ đáy đài trường hợp móng cọc đài thấp; γ c hệ số điều kiện làm việc (đối với cọc độc lập γ c = 3) A.3 Việc tính toán cọc tác dụng đồng thời lực thẳng đứng, lực ngang mô men bao gồm: a) Kiểm tra ổn định đất theo A.7; b) Tính tốn cọc theo biến dạng , gồm việc kiểm tra việc đảm bảo điều kiện cho phép giá trị tính tốn chuyển vị ngang đầu cọc up góc quay Ψh: up ≤ uu (A.2) Ψp ≤ Ψu (A.3) Trong đó: up Ψp trị tính toán tương ứng chuyển vị ngang đầu cọc góc quay nó; uu Ψu trị giới hạn tương ứng chuyển vị ngang đầu cọc góc quay Trị uu Ψu cần cho trước đồ án thiết kế từ điều kiện đảm bảo sử dụng cơng trình bình thường; c) Kiểm tra tiết diện cọc cường độ vật liệu theo trạng thái giới hạn thứ trạng thái giới hạn thứ hai (về cường độ, hình thành mở rộng vết nứt), chịu tác dụng đồng thời lực đứng, lực ngang momen uốn A.4 Việc tính tốn cường độ loại cọc cần theo công thức (1) tiêu chuẩn với việc dùng hệ số biến dạng αε , tính 1/m, xác định theo cơng thức: αε = kbp γ cEI (A.4) đó: k giống công thức (A1) ; E mơđun đàn hồi vật liệu làm cọc, tính kPa; I mơmen qn tính tiết diện ngang cọc, tính m4; bp chiều rộng quy ước cọc, tính m: cọc có đường kính thân cọc tối thiểu 0,8 m lấy bp = d+1; trường hợp lại: bp = 1,5 d + 0,5, m; γ c hệ số điều kiện làm việc lấy theo A.2; d đường kính ngồi cọc tiết diện trịn hay cạnh cọc tiết diện vuông cạnh cọc tiết diện chữ nhật mặt phẳng vng góc với hướng tác dụng lực A.5 Khi tính cọc nhóm phương pháp tĩnh học, phải xét đến tương tác cọc Trong trường hợp việc tính toán thực cọc đơn hệ số tỷ lệ k phải nhân với hệ số chiết giảm αi , xác định theo công thức: αi = γ c Π    x j − x i    xi − x j  d    − , 17 + , 36 − , 15 i≠ j  rij    rij  rij       (A.5) đó: γ c hệ số xét đến làm chặt đất hạ cọc lấy sau: γ c = 1,2 cọc đóng tiết diện đặc; γ c = 1,0 loại cọc lại; d đường kính hay cạnh tiết diện ngang cọc; rij = ( xi − x j )2 + ( yi − y j ) (A.6) xi , yi tọa độ tim cọc thứ “i” mặt bằng, lực ngang đặt theo hướng trục x; xj , yj tọa độ tim cọc thứ “j” mặt bằng, lực ngang đặt theo hướng trục x Trong cơng thức (A.5) tích ∏ i≠ j xảy với cọc kề sát cọc thứ “i” A.6 Để xác định phản lực đầu cọc, nối với đài chung, cần thực phép tính đặc thù, cọc mơ hình hóa dầm tương tác với đàn hồi, cịn đầu cọc nối với phần tử mơ hình hóa kết cấu móng A.7 Tính tốn ổn định đất bao quanh cọc cần tiến hành theo điều kiện hạn chế áp lực tính tốn σz truyền qua thân cọc lên đất: s z ≤ η1η2 ( γ lz.tgφl + ξc l ) cos φl (A.7) : σz áp lực tính toán thân cọc lên đất xung quanh xác định độ sâu Z kể từ mặt đất l móng đài cao từ đáy đài cọc móng đài thấp (khi αε l ≤ 2,5 - hai độ sâu, tương ứng Z = 0,85 Z=l; αε l > 2,5 - độ sâu Z = , αε xác định theo cơng thức (A.5) αε γ I dung trọng tính toán đất nguyên cấu trúc, xác định đất bão hịa nước có xét đến lực đẩy nổi; ϕI, cI trị số tính tốn tương ứng góc ma sát lực dính đất; ξ hệ số lấy 0,6 cọc đóng cọc ống; 0,3 loại cọc lại; η1 hệ số 1, trừ trường hợp tính móng cơng trình chắn đất lấy η1 = 0,7; η2 hệ số kể đến tỷ lệ tĩnh tải tổng tải trọng xác định theo công thức: η2 = Mc + Mt (A.8) nMc + Mt đó: Mc& Mt mơmen tĩnh tải hoạt tải gây tiết diện mũi cọc móng; n hệ số 2,5 trừ trường hợp sau: a) Các cơng trình đặc biệt quan trọng, αε l ≤ 2,6 lấy n = αε l ≥ lấy n = 2,5; trị số trung gian n xác định theo nội suy b) Móng gồm hàng cọc chịu lực nén thẳng đứng, lệch tâm lấy n = 4, không phụ thuộc vào số αε l CHÚ THÍCH: Nếu áp lực ngang tính tốn σz khơng thỏa mãn điều kiện (A.7), chưa tận dụng chịu tải cọc theo vật liệu chuyển vị cọc nhỏ giá trị giới hạn cho phép lúc đó, với chiều sâu tính đổi αε l > 2,5 phải tính tốn lại với giá trị hệ số k nhỏ Ứng với giá trị K phải kiểm tra cường độ cọc theo vật liệu chuyển vị cọc đồng thời phải thỏa mãn điều kiện (A.7) Bảng A.1 Hệ số tỷ lệ k theo công thức (A.1) Đất bao quanh cọc đặc trưng đất Cát to (0,55 ≤ e ≤ 0,7 ); Sét sét pha cứng (IL 50 lấy NP = 50; trị số NS,i lớn 50 lấy NS,i = 50 2) Đối với đá bị nén sỏi cuội trạng thái chặt, trị số N P > 100 lấy qb = 20 Mpa cho trường hợp cọc đóng Riêng cọc khoan nhồi barrette sức kháng mũi phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng thi cơng cọc, có biện pháp tin cậy làm mũi cọc bơm vữa xi măng gia cường đất mũi cọc lấy giá trị qb trường hợp cọc đóng Sức kháng cắt/ áp lực hiệu thẳng đứng: cu/σ’v Chiều sâu cọc/ đường kính cọc: L/d Hình G.2 - Biểu đồ xác định hệ số α p fL G.4 Xác định sức chịu tải cọc theo sức kháng mũi xuyên tĩnh q c Ngoài phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tĩnh điều 7.3.6 - 7.3.9, xác định sức chịu tải cọc công thức G.1: ∑fl Rc,u = qbAb + u (G.12) ii đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc xác định theo công thức: qb = k qc (G.13) qc cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình đất khoảng 3d phía 3d phía mũi cọc, d đường kính, cạnh tiết diện ngang cọc; li công thức (G.1); kc hệ số chuyển đổi sức kháng mũi xuyên thành sức kháng mũi cọc, tra Bảng G2; fi cường độ sức kháng trung bình thân cọc lớp đất thứ “i”, xác định theo công thức: fi = qc,i αi (G.14) qc,i cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình lớp đất thứ “i”; αi hệ số chuyển đổi từ sức kháng mũi xuyên sang sức kháng thân cọc, tra Bảng G2 Bảng G2 - Hệ số Kc α Loại đất Sức Hệ số Kc kháng mũi xuyên qC kPa Đất dính chảy, Bùn (*) < 2000 Hệ số α Cường độ sức kháng lớn thân cọc fmax kPa Cọc nhồi Cọc đóng Cọc nhồi Cọc đóng Cọc Cọc Thành Thành Thành Thành Thành Thành Thành Thành nhồi đóng bê tông ống bê ống bê tông ống bê ống thép tông thép thép tông thép 0,4 0,5 30 30 30 30 15 15 15 Đất dính dẻo Từ 2000 0,35 0,45 mềm - dẻo cứng đến 5000 40 80 40 80 (80) (80) (80) 35 35 35 Đất dính nửa cứng đến cứng 60 (80) (80) (80) 35 35 35 > 5000 0,45 0,55 120 60 120 35 35 Cát chảy Cát chặt vừa Từ đến 2500 0,4 0,5 (60) 150 120 (100) (200) 180 250 150 (300) (60) (120) 35 35 35 35 80 60 100 (200) (120) (80) (120) 80 250 80 35 80 (300) (150) (120) (150) 200 120 80 120 Từ 2500 0,4 đến 10000 0,5 Cát chặt đến >10000 0,3 chặt 0,4 Đá phấn mềm > 5000 0,2 0,3 100 120 100 120 35 35 35 35 Đá phấn phong hóa, mảnh vụn > 5000 0,2 0,4 60 80 60 80 (150) (120) (150) 120 120 80 120 150 200 120 CHÚ THÍCH: 1) Cần thận trọng lấy giá trị sức kháng thân cọc đất sét yếu bùn xuất ma sát âm bị lún tải trọng tác dụng lên trọng lượng thân đất 2) Các giá trị ngoặc đơn sử dụng khi: - Đối với cọc nhồi, thành hố giữ tốt, thi công thành hố không bị phá hoại bê tông cọc đạt chất lượng cao; - Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất 3) Giá trị sức kháng đất mũi xuyên bảng ứng với mũi côn đơn giản THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Nga: - SP 14.1330.2011 SNiP II-7-8* Xây dựng vùng động đất; - SP 16.13330.2011 SNiP II-23-81* Kết cấu thép; - SP 20.1330.2011 SNiP 2.01.07-85 Tải trọng tác động; - SP 21.13330.2010 SNiP 2.01.09-91 Nhà cơng trình vùng khai thác mỏ lún sụt; - SP 22.13330.2011 SNiP 2.02.01-83* Nền nhà cơng trình; - SP 28.13330.2010 SNiP 2.03.11-85 Bảo vệ cơng trình xây dựng chống xâm thực; - SP 35.13330.2011 SNiP 2.05.03-84 Cầu ống’; - SP 38.13330.2010 SNiP 2.06.04-82* Tải trọng tác động lên cơng trình thủy (sóng, băng từ tàu thuyền); - SP 40.13330.2010 SNiP 2.06.06-85 Đập bê tông bê tông cốt thép; - SP 41.13330.1010 SNiP 2.06.08-87 Kết cấu bê tông bê tơng cốt thép cơng trình thủy; - SP 47.13330.2010 SNiP 11-02-96 Khảo sát cơng trình để xây dựng Những ngun tắc bản; - SP 58.13330.1010 SNiP 33-01-2003 Cơng trình Thủy Những vấn đề bản; - SP 63.13330.2010 SNiP 52.01-2003 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Những vấn đề bản; - GOST 5686-94 Đất Phương pháp thí nghiệm cọc trường; - GOST 12248-96 Đất Phương pháp xác định đặc trưng cường độ biến dạng phịng thí nghiệm; - GOST P 53231-2008 Bê tông Nguyên tắc kiểm tra đánh giá cường độ; - GOST 19804-91 Cọc bê tông cốt thép - điều kiện kỹ thuật; - GOST 19804.6-83 Cọc đặc tiết diện trịn cọc - ống bê tơng cốt thép khơng ứng lực trước Cấu tạo kích thước; - GOST 19912-2001 Đất Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh xuyên động trường; - GOST 20276-99 Đất Phương pháp thí nghiệm trường xác định đặc trưng cường độ biến dạng; - GOST 20522-96 Đất Phương pháp phân tích thống kê kết thí nghiệm; - GOST 25100-95 Đất Phân loại; - GOST 26633-91 Bê tông nặng bê tông hạt nhỏ; - GOST 27751-88 Độ tin cậy kết cấu cơng trình móng Các ngun tắc tính tốn bản; - GOST P 53778-2010 Nhà cơng trình Ngun tắc khảo sát quan trắc trạng thái kỹ thuật Tài liệu tham khảo tiếng Anh: - AS 2159-1978 Rules for the Design and Installation of Piling - Australian Standard; - Recommendations for Design of Building Foundation (Architectural Institut of Japan 1988) MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Nguyên tắc chung Yêu cầu khảo sát địa chất cơng trình Phân loại cọc Thiết kế móng cọc 7.1 Những dẫn tính tốn 7.2 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất đá 7.3 Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm trường 7.4 Tính tốn cọc móng cọc theo biến dạng 7.5 Đặc điểm thiết kế nhóm cọc kích thước lớn đài dạng 7.6 Đặc điểm thiết kế móng cọc cải tạo xây dựng lại nhà cơng trình u cầu cấu tạo móng cọc Đặc điểm thiết kế móng cọc đất lún sụt 10 Đặc điểm thiết kế móng cọc đất trương nở 11 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng đất khai thác mỏ 12 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có động đất 13 Đặc điểm thiết kế móng cọc vùng có hang động Cas tơ 14 Đặc điểm thiết kế móng cọc cho đường dây tải điện khơng 15 Đặc điểm thiết kế móng cọc nhà tầng Phụ lục A (tham khảo) - Tính toán cọc chịu tải đồng thời lực thẳng đứng, lực ngang mô men Phụ lục B (tham khảo) - Phương pháp xác định độ lún móng cọc theo kinh nghiệm Phụ lục C (tham khảo) - Một số mô hình móng khối quy ước Phụ lục D (tham khảo) - Xác định khối lượng khảo sát địa chất công trình để thiết kế móng cọc Phụ lục E (tham khảo) - Biến dạng giới hạn móng cơng trình Phụ lục F (tham khảo) - Tầm quan trọng nhà cơng trình Phụ lục G (tham khảo) - Các phương pháp khác xác định sức chịu tải cọc G1 - Công thức chung xác định sức chịu tải cọc G2 - Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất G3 - Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn G4 - Xác định sức chịu tải cọc theo sức kháng mũi xuyên q c Thư mục tài liệu tham khảo