3.1.2.1. Thí nghiệm nén tĩnh
1- Cọc CT2
Cọc CT2 được thiết kế có đường kính 1,000mm, chiều dài 67.6m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) cát – bùn sét – sét – cát – sét - cát, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát, trạng thái chặt vừa. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 6,000kN
69
Hình 3.9 Biểu đồ S - P cọc CT2
70
Hình 3.11 Biểu đồ S - P - T cọc CT2 2- Cọc CT3
Cọc CT3 được thiết kế có đường kính 1,200mm, chiều dài 77.6m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) cát – bùn sét – sét – cát – sét - cát, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát, trạng thái chặt vừa. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 8,000kN
71
Hình 3.12 Biểu đồ S - P cọc CT3
72
Hình 3.14 Biểu đồ S - P - T cọc CT3
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc CT2: tại cấp tải trọng 100% tải trọng thiết kế (6,000kN), tổng độ lún đầu cọc đạt 7.44mm. Tại cấp tải trọng 250% tải trọng thiết kế 15,000kN, tổng độ lún đầu cọc đạt 26.72mm, độ lún dư 4.46mm, đạt yêu cầu thiết kế.
Cọc CT3: tại cấp tải trọng 100% tải trọng thiết kế (8,000kN), tổng độ lún đầu cọc đạt 8,89mm. Tại cấp tải trọng 250% tải trọng thiết kế 20,000kN, tổng độ lún đầu cọc đạt 35.37mm, độ lún dư 15.2mm, đạt yêu cầu thiết kế.
3.1.2.2. Thí nghiệm PDA 1- Cọc CT2 1- Cọc CT2
73
mô hình CAPWAP. Kết quả thí nghiệm PDA (với hệ số hiệu chỉnh Jc = 0.66)
được trình bày dưới dạng biểu đồ và hình ảnh dưới đây
74
2- Cọc CT3
Q trình thực hiện thí nghiệm PDA xác định sức chịu tải của cọc CT3 theo mơ hình CAPWAP. Kết quả thí nghiệm PDA (với hệ số hiệu chỉnh Jc = 0.48) được trình bày dưới dạng biểu đồ và hình ảnh dưới đây
75
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc CT2: tổng sức chịu tải của cọc là: 10,598kN, bao gồm 2 thành phần là sức kháng mũi : 1,584kN và ma sát bên 9,014kN, cọc không bị khuyết tật, không bị phá hoại, đạt yêu thiết kế.
Cọc CT3: tổng sức chịu tải của cọc là: 12,874kNkN, bao gồm 2 thành phần là sức kháng mũi : 1,882kN và ma sát bên 10,992kN, cọc không bị khuyết tật, không bị phá hoại, đạt yêu cầu thiết kế.
3.1.3. Cơng trình Trung tâm thương mại Đơng Dương 3.1.3.1. Thí nghiệm nén tĩnh
1- Cọc số 2 (05-D1200)
Cọc số 2 (05-D1200) được thiết kế có đường kính 1,200mm, chiều dài 44m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) sét pha – sét – cát pha – sét pha – sét – sét pha – cát pha – sét - sét pha – cát pha, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát pha trạng thái dẻo. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 9,000kN
76
Hình 3.17 Biểu đồ S-P cọc số 2 (05-D1200)
77
Hình 3.19 Biểu đồ S-P-T cọc số 2 (05-D1200) 2- Cọc số 3 (06-D1200)
Cọc số 3 (06-D1200) được thiết kế có đường kính 1,200mm, chiều dài 44m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) sét pha - sét - cát pha - sét pha - sét - sét pha - cát pha - sét - sét pha - cát pha, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát pha trạng thái dẻo. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 9,000kN
78
Hình 3.20 Biểu đồ S-P cọc số 3 (06-D1200)
79
Hình 3.22 Biểu đồ S - P - T cọc số 3 (06 - D1200)
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc số 2: tại cấp tải trọng 100% tải trọng thiết kế (9,000kN), tổng độ lún đầu cọc đạt 8.59mm. Khi tải trọng đạt 16,800kN, tổng độ lún đầu cọc đạt 90.08mm, độ lún dư 78.12mm, đạt yêu cầu thiết kế.
Cọc số 3: tại cấp tải trọng 100% tải trọng thiết kế (9,000kN), tổng độ lún đầu cọc đạt 8,63mm. Tại cấp tải trọng 200% tải trọng thiết kế 20,000kN, tổng độ lún đầu cọc đạt 58.36mm, độ lún dư 45.17mm, đạt yêu cầu thiết kế.
3.1.3.2. Thí nghiệm PDA 1- Cọc số 2 (05-D1200) 1- Cọc số 2 (05-D1200)
Q trình thực hiện thí nghiệm PDA xác định sức chịu tải của cọc số 2 theo mơ hình CAPWAP. Kết quả thí nghiệm PDA (với hệ số hiệu chỉnh Jc = 0.16) được trình bày dưới dạng biểu đồ và hình ảnh dưới đây
80
81
2- Cọc số 3 (06-D1200)
Q trình thực hiện thí nghiệm PDA xác định sức chịu tải của cọc số 3 theo mơ hình CAPWAP. Kết quả thí nghiệm PDA (với hệ số hiệu chỉnh Jc = 0.28) được trình bày dưới dạng biểu đồ và hình ảnh dưới đây
82
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc số 2: tổng sức chịu tải của cọc là: 18,240kN, bao gồm 2 thành phần là sức kháng mũi: 2,320kN và ma sát bên 15,920kN, cọc không bị khuyết tật, không bị phá hoại, đạt yêu cầu thiết kế.
Cọc số 3: tổng sức chịu tải của cọc là: 17,930kN, bao gồm 2 thành phần là sức kháng mũi: 2,310kN và ma sát bên 15,630kN, cọc không bị khuyết tật, không bị phá hoại, đạt yêu cầu thiết kế.
3.1.4 Cơng trình cầu Nam Lý 3.1.4.1. Thí nghiệm nén tĩnh 3.1.4.1. Thí nghiệm nén tĩnh 1- Cọc TN-Trụ T5
Cọc số TN – Trụ T5 được thiết kế có đường kính 1,500mm, chiều dài 64.2m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) bùn sét - sét - sét pha - cát hạt trung, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát hạt trung trạng thái chặt vừa. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 25,600kN
83
Hình 3.25 Biểu đồ S - P cọc TN-Trụ T5
84
Hình 3.27 Biểu đồ S-T cọc TN-Trụ T5 (chu kỳ 1)
85
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc TN – Trụ T: Tổng chuyển vị cuối cùng ở cấp tải 200% tải trọng thiết kế (10,200kN) là 8.71mm, độ lún dư 3.77mm, đạt yêu cầu thiết kế.
3.1.4.2. Thí nghiệm PDA
Cọc số TN – Trụ T6 được thiết kế có đường kính 1,500mm, chiều dài 64.2m, đi qua các lớp đất (theo thứ tự từ trên xuống dưới) bùn sét - sét - sét pha - cát hạt trung, mũi cọc đặt sâu vào lớp cát hạt trung trạng thái chặt vừa. Sức chịu tải của cọc theo thiết kế là 5,100kN
Q trình thực hiện thí nghiệm PDA xác định sức chịu tải của cọc TN-Trụ
6 theo mơ hình CAPWAP. Kết quả thí nghiệm PDA (với hệ số hiệu chỉnh Jc =
86
87
Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm
Cọc TN - Trụ 6: tổng sức chịu tải của cọc là: 26,760kN, bao gồm 2 thành phần là sức kháng mũi : 6,663kN và ma sát bên 21,381kN, cọc không bị khuyết tật, không bị phá hoại, đạt yêu cầu về tải
3.2. Lựa chọn hệ số hiệu chỉnh Jc
3.2.1 Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén tĩnh và PDA
Kết quả xác định sức chịu tải cọc từ thí nghiệm PDA và nén tĩnh của các cơng trình được trình bày theo bảng 3.1 duới đây
Bảng 3.1 Sức chịu tải của cọc từ thí nghiệm PDA và nén tĩnh
Sức chịu tải của cọc (KN)
Cơng trình Tên cọc Jc PDA Nén tĩnh Độ lệch NT-PDA % độ lệch Metropolis Thảo Điền TP5 0.06 17,639.2 26,492.2 8,853 33.4 TP6 0.05 11,976.4 17,942.1 5,965.7 33.3 Cao ốc Hưng Phát 6 CT2 0.66 10,598 15,000 4,402 29.3 CT3 0.48 12,874 20,000 7,126 35.6
Trung tâm thương mại Đông Dương
Số 2 0.16 18,240 16,800 -1,440 -8.6 Số 3 0.28 17,930 18,000 70 0.4 Cầu Nam Lý Trụ 5, Trụ 6 0.22 26,760 10,200 -16,560 -162.4 Nhận xét - Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.06 (cọc TP5) và Jc = 0.05 (cọc TP6) ở
88
cơng trình Metro Thảo Điền cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và nén tĩnh tương đối lớn (cọc TP5 là -8,853kN và cọc TP6 là -5,965.7kN, chưa phù hợp với đề xuất của Case (Jc > 0.7: cọc ngàm vào lớp sét cứng);
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.66 (cọc CT2) và Jc = 0.48 (cọc CT3) ở cơng trình Cao ốc Hưng Phát 6 cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và và nén tĩnh là -4,402kN (cọc CT2) và -7,126kN (cọc CT3) chưa phù hợp với đề xuất của Case (Jc = 0.15 - 0.25: cọc ngàm vào lớp cát pha)
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.16 (cọc số 2) và Jc = 0.28 (cọc số 3) ở cơng trình Trung tâm thương mại Đông Dương cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và và nén tĩnh là 1,440kN (cọc số 2) và -70kN (cọc số 3), tương đối phù hợp với đề xuất của Case (Jc = 0.15 - 0.25: cọc ngàm vào lớp cát pha).
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.22 ở cơng trình cầu Nam Lý cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và và nén tĩnh là 16,560kN, phù hợp với đề xuất của CASE (Jc= 0.15-0.25, cọc ngàm vào lớp cát hạt trung, trạng thái chặt vừa)
3.2.2 Phân tích chọn hệ số hiệu chỉnh Jc
Hiện nay, nén tĩnh cọc là thí nghiệm trực tiếp, phù hợp với mơ hình làm việc thực tế của cọc, cho độ chính xác và tin cậy cao nhất. Do đó việc chọn hệ số hiệu chỉnh Jc theo nguyên tắc là sao cho kết quả thí nghiệm PDA nhỏ hơn và gần với kết quả nén tĩnh nhất.
Kết quả thí nghiệm trình bày ở bảng 3.1 đã cho thấy sự khác nhau khá rõ giữa thí nghiệm PDA và nén tĩnh. Sự khác biệt trên có thể là do chọn giá trị Jc không phù hợp (quá lớn hoặc quá nhỏ). Vì vậy, cần phải chọn hệ số hiệu chỉnh Jc phù hợp về giá trị với loại đất đặt cọc. Kết quả đề xuất chọn hệ số hiệu chỉnh Jc được trình bày ở bảng 3.2.
89
Bảng 3.2 Bảng đề xuất hệ số Jc
Sức chịu tải của cọc (KN)
Cơng trình Tên cọc Jc PDA Nén tĩnh Độ lệch NT-PDA % độ lệch Metropolis Thảo Điền TP5 0.0 19,317.7 26,492.2 7,174.5 27.08 TP6 0.0 13,920 17,942.1 4,022.1 22.42 Cao ốc Hưng Phát 6 CT2 0.63 14,980 15,000 20 0.1 CT3 0.19 20,032 20,000 -32 -0.16
Trung tâm thương mại Đông Dương
Số 2 0.49 16,836.3 16,800 -36.3 -0.21
Số 3 0.2 18,520 18,000 -52 0.29
Cầu Nam Lý Trụ 5,
Trụ 6 0.9 26,830 10,200 -16,630 163.04
Nhận xét
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.0 (giá trị nhỏ nhất theo đề xuất của Case) ở cơng trình Metro Thảo Điền cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và nén tĩnh là -7,174.5kN (cọc TP5) và -4,022.1kN (cọc TP6), chênh lệch giữa hai thí nghiệm này rất lớn 22.42% (cọc TP6) và 27.08% (cọc TP5), kết quả PDA không thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.63 (cọc CT2) và Jc = 0.19 (cọc CT3) ở cơng trình Cao ốc Hưng Phát 6 cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và và nén tĩnh là -20kN (cọc CT2) và 32kN (cọc CT3), chênh lệch này nhỏ 0.1% (cọc CT2) và -0.16% (cọc CT3), kết quả PDA có thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
90
cơng trình Trung tâm thương mại Đông Dương cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và và nén tĩnh là 36.3kN (cọc số 2) và 52kN (cọc số 3), chênh lệch này nhỏ -0.21% (cọc số 2) và 0.29% (cọc số 3), kết quả PDA có thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.9 (giá trị lớn nhất theo đề xuất của Case) ở cơng trình cầu Nam Lý cho ra độ lệch từ thí nghiệm PDA và nén tĩnh là 16,630kN, chênh lệch rất lớn, kết quả PDA không thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
91
KẾT LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ việc tổng hợp, phân tích và so sánh kết quả xác định khả năng chịu tải của cọc bằng phương pháp thử động biến dạng lớn và nén tĩnh có thể rút ra các kết luận như sau:
- Khả năng chịu tải của cọc theo phương pháp thử động biến dạng lớn trên cơ sở mơ hình CAPWAP tương đồng với kết quả nén tĩnh cọc hiện trường
- Khả năng chịu tải của cọc theo phương pháp PDA phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ số hiệu chỉnh Jc
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.0 cho cọc TP5 và TP6 ở cơng trình Metropolis Thảo Điền, kết quả PDA không thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.63 (cọc CT2) và Jc = 0.19 (cọc CT3) ở cơng trình Cao ốc Hưng Phát 6, kết quả PDA có thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.49 (cọc số 2) và Jc = 0.2 (cọc số 3) ở cơng trình Trung tâm thương mại Đông Dương, kết quả PDA có thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
- Kết quả lựa chọn hệ số Jc = 0.9 ở cơng trình cầu Nam Lý, kết quả PDA
khơng thể dùng thay thế kết quả nén tĩnh.
KIẾN NGHỊ
Sự so sánh giữa các kết quả CAPWAP và thử tải tĩnh thực tế cho thấy tương đối tốt. Tuy nhiên, so sánh đó chỉ bao gồm những trường hợp thỏa mãn các điều kiện sau:
Thử tải tĩnh đạt đến phá hoại.
92
đã được hình thành.
Thử động và thử tĩnh thực hiện tại các thời điểm có thể so sánh được sau khi đóng cọc như sự hồi phục hoặc thư giãn của đất đã xẩy ra trong q trình các thí nghiệm so sánh.
Không thể cho rằng các đặc trưng CAPWAP dự báo phù hợp với thử tải tĩnh và động khơng huy động được tồn bộ sức chịu tải của cọc hoặc hai cách thử này khơng được thực hiện trong các điều kiện có thế so sánh được.
Việc căn cứ vào kết quả thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh và PDA trên (không nén đến trạng thái phá hoại khi thí nghiệm nén tĩnh và trong thí nghiệm PDA độ xuyên cọc không đủ lớn để dự báo tải trọng phá hoại ) sẽ khó xác định được hệ số điều chỉnh cho phù hợp và chưa phản ánh được sức chịu tải cực hạn (khi phá hoại) của cọc khoan nhồi.
Do đó, đề nghị nên tiến hành thêm nhiều thí nghiệm nén tĩnh đến phá hoại để xác định sức chịu tải giới hạn của cọc khoan nhồi, nghiên cứu và so sánh với thí nghiệm PDA để lựa chọn các hệ số hiệu chỉnh cho phù hợp.
93
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Đẩu, Công nghệ mới đánh giá chất lượng cọc, Nhà Xuất Bản
Xây Dựng Hà Nội 2011
2. Vũ Cơng Ngữ - Nguyễn Thái, Móng cọc – Phân tích và thiết kế, Nhà Xuất
Bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.
3. Nguyễn Trường Tiến, Dynamic and static behaviour of driven piles,
Chalmers University of Technology, Sweden, 1987.Abstrac
4. TCXD 269:2002 Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng ép dọc trục.
5. Tổng hợp các kết quả thí nghiệm PDA và nén tĩnh cọc của COGECO, IBST/S
6. ASTM D1143-1981 Method of Testing Pile under Static Axial
Compressive Load.
7. ASTM D4595-89 Standard Test Method for High Strain Dynamic Test of Pile.
8. Braja M.Das, Principle of Soil Dynamics, PWS-KENT Publishing Company,
1993.
9. Bengt H. Felleninus, Application of Stress-Wave theory on piles, Bitech Publishers, Canada, 1998.
10. Hussein, M., Likins, G. and Rausche, F. (1996) “Selection of a Hammer
for HighStrain Dynamic Testing of Cast-in-Place Shafts,” Proceedings of
Fifth International Conference on the Applications of Stress-Wave Theory to Piles, Orlando, Florida, USA.
11. Joseph E.Bowles - Foundation Analysis and Design-Fifth Edition,
McGwaw-Hill, 2007.
12. Liew, S. S., Ng, H. B. & Lee, K. K. (2004) “Comparison of High Strain Dynamic Pile Test Results, Pile Designs and Static Load Test Results of
94
Driven Concrete Pile at Residual Soils in Malaysia,” Malaysian
Geotechnical Conference, Sheraton Subang, Petaling Jaya, Malaysia.
13. Likins, G. Rausche, F. And Goble, G. (2000) “High Strain Dynamic Pile
Testing, Equipment and Practice,” Proceedings of the Sixth International
Conference on the Application of Stress-wave Theory to Piles, Sao Paulo, Brazil.
14. Long, M. (2007), “Comparing Dynamic and Static Test Results of Bored
Piles,” Proceedings of the Institution of Civil Engineers Geotechnical
Engineering 160, Issue GE1, 43-49.
15. Lymon C.Reese, William M. Isenhower, Shin-Tower Wang - Analysis and
design of Shallow and Deep Foundations, John Wiley & Sons, Inc.
16. Nayak, N. V., Kanhere, D.K. and Vaidya, R. (2000) “Static and High Strain Dynamic Test Co-relation Studies on Cast-in-situ Concrete Bored Piles,” Proceedings of Deep Foundation Institute 2000, New York, USA