5. Kết quả kiến đạt đượ c
2.2.2 Xỏc định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiờu đất nền
2.2.2.1 Phương phỏp tra bảng thống kờ
Sức chịu tải của cọc đơn được dựng là:
Trong đú:
KRatR- hệ số an toàn (xột đến hiệu ứng của nhúm) được lấy bằng: 1,4 cho cọc chịu nộn
2,5 cho cọc chịu kộo
QRtcR- bao gồm hai thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bỏm trượt bờn hụng.
Trong đú:
mRrR- hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mRRR=0,7 cho sột, mRRR=1 cho cỏt.
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
mRfR- hệ số điều kiện làm việc của đất bờn hụng, lấy bằng 0,9-1 cho cọc thường, bằng 0,6 cho cọc khoan nhồi.
QRmR- khả năng chịu tải của mũi cọc, tra bảng fRsiR- khả năng ma sỏt xung quanh cọc
FRcR- tiết diện cọc
LRiR- chiều dày lớp phõn tố thứ i, trong tớnh toỏn nờn chia đất nền thành cỏc lớp phõn tố cú chiều dày LRiR 2m
u- Chu vi cọc
Riờng đối với cọc khoan nhồi, trị số QRcR được xỏc định theo phương phỏp sau:
Trong đú:
m-hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m=1
mRrR -hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc, lấy bằng 1 trong mọi trường hợp. Với cọc cú mở rộng đỏy bằng nổ mỡn thỡ lấy bằng 1,3; mở rộng đỏy bằng phương phỏp đổ bờ tụng dưới nước thỡ lấy bằng 0,9
QRmR- cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc FRcR- diện tớch mũi cọc
mRfR- hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bờn cọc, phụ thuộc phương phỏp tạo lỗ khoan (tra bảng 3.10 giỏo trỡnh nờn múng-Đại học bỏch khoa Đà Nẵng)
fRiR- ma sỏt bờn của đất và thõn cọc (tra bảng A2 TCXDVN205-1998)
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
2.2.2.2. Phương phỏp tớnh theo cường độ của đất nền
- hệ số an toàn cho thành phần ma sỏt lấy bằng 1,5-2,0
- hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 2,0-3,0 + Thành phần ma sỏt xung quanh cọc QRs
Trong đú:
URsR- chu vi cọc (cm)
fRsiR = với
+ Sức chịu tải của mũi cọc QRp
Theo phương phỏp Terzaghi
(đối với cọc trũn) (đối với cọc vuụng)
NRcR, NRqR,NRγRHệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sỏt tại độ sõu mũi cọc do trọng lượng bản thõn đất T/m2.
C- lực dớnh của đất T/m2
γ- trọng lượng thể tớch của đất ở độ sõu mũi cọc, T/m3
- ứng suất hiệu quả theo phương phỏp thằng đứng tại mũi cọc
Theo phương phỏp Meyerhof
QRpR=CNRcR +qNRq
Theo TCVN 205-1998
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
2.2.2.3 Phương phỏp từ kết quả thớ nghiệm xuyờn động (SPT)
SPT được thực hiện bằng tỏch đường kớnh 5,1cm, dài 45cm, đúng bằng bỳa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao roi là 76 cm. Đếm số bỳa để đúng cho từng 15cm ống lỳn trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu khụng tớnh, chỉ dựng giỏ trị số bỳa cho 30cm sau là N (bỳa), được xem như là số bỳa tiờu chuẩn N. Quy phạm TCXD205-1998 cho phộp dựng cụng thức của Meyerhof:
Trong đú:
KR1R=400 cho cọc đúng và KR1R=120 cho cọc khoan nhồi KR2R=2 cho cọc đúng và KR2R=1 cho cọc khoan nhồi N- số bỳa dưới mũi cọc
NRtbR- số bỳa trung bỡnh suốt chiều dài cọc ARcR- diện tớch tiết diện mũi cọc, m2
ARbR- diện tớch mặt bờn cọc trong phạm vi lớp đất rời Hệ số an toàn ỏp dụng cho cụng thức này là 2,5-3,0
2.2.2.4 Phương phỏp tớnh từ kết quả thớ nghiệm xuyờn tĩnh
Xuyờn tĩnh được thực hiện bằng mũi cọc tiết diện 10cm2, gúc đỉnh 600, xuyờn trong đất để đo sức chống xuyờn Rp cho từng 20cm độ sõu dưới đất. Từ giỏ trị Rp này khả năng chịu tải của mũi cọc được tớnh như sau:
QRmR = Kr Kp Trong đú:
RRpR- khả năng chống xuyờn tại mũi cọc
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Kr- hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bỡnh bằng 0,5 cho cọc thường và 0,3 cho cọc nhồi
Hệ số an toàn cho mũi cọc được lấy bằng 3 Khả năng ma sỏt xung quanh cọc:
Được tớnh cho từng lớp i mà cọc xuyờn qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong trường hợp này thay đồi khỏ lớn: cọc bờ tụng α=30-40 cho đất sột từ yếu đến cứng, α=150 cho đất cỏt ; cọc khoan nhồi α=15-35 cho đất sột từ yếu đến cứng, α=80-120 cho đất cỏt.
Hệ số an toàn cho ma sỏt được lấy bằng 2
2.2.2.5 Phương phỏp xỏc định từ thớ nhiệm nộn tĩnh cọc
Đõy là phương phỏp chớnh xỏc nhất để xỏc định khả năng chịu tải của cọc đơn, tuy nhiờn phương phỏp này thực hiện phức tạp và tốn kộm. Quy định đũi hỏi số lượng cọc phải tiến hành cụng tỏc nộn tĩnh từ 3-5% số cọc thiết kế.
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Qu theo thiết kế
Sức chịu tải trọng nộn thẳng đứng cho phộp của cọc tớnh theo cụng thức:
Trong đú:
QRtcR- sức chịu tải cho phộp của cọc
KRtcR- Hế số an toàn, xỏc đinh theo điều A1 phụ lục A TCXD 205-1998 Sức chịu tải tiờu chuẩn theo kết quả thử chỳng bằng tải trọng nộn, nhỏ được và theo hướng ngược được xỏc định theo cụng thức
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Trong đú:
m-Hệ số làm việc cho tất cả cỏc loại nhà, cụng trỡnh trừ trụ đường dõy tải của lộ thiờn, lấy bằng:
m=1,0 đối với cọc chịu nộn dọc trục hoặc nộn ngang
m=0,8 đối với cọc chịu nhổ khi độ sõu cọc vào trong đất 4m m=0,6 đối với cọc chịu nhổ khi độ sõu cọc vào trong đất <4m
QRuR- sức chịu tải cực hạn của cọc được xỏc định theo điều E.3.3 đến E.3.5 của phụ lục 1 TCXD 205-1998.
KRdR- hệ số an toàn lấy theo đất, lấy theo những chỉ dẫn của điều E.4.3 của TCXD 205-1998
Sức chống giới hạn QRuRcủa cọc được xỏc định như sau (hỡnh dưới) + Là giỏ trị tải trọng gõy ra độ lỳn tăng liờn tục
+ Là giỏ trị ứng với độ lỳn SRghRtrong trường hợp cũn lại
SRgh
Trong đú:
SRghR-trị số lỳn giới hạn trung bỡnh cho tiờu chuẩn thiết kế nền múng, được quy định theo nhiệm vụ thiết kế hoặc lấy theo tiờu chuẩn đối với nhà và cụng trỡnh;
-hệ số chuyển từ độ lỳn lỳc thử đến độ lỳn lõu dài của cọc, thụng thường lấy bằng 0,1. Khi cú cơ sở thớ nghiệm và quan trắc lỳn đầy đủ cú thể lấy bằng 0,2.
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
P(kN) S(mm) Qu Qu ξSghtb Hỡnh 2.4 Biểu đồ quan hệ S=f(P)
Trong điều kiện đõt yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thỡ giỏ trị cú thể được chọn tại độ lỳn
Trong một số trường hợp khụng thể thử cọc đến phỏ hoại, nhất là đối với cọc cú đường kớnh lớn ta cú thể dựng một số phương phỏp như: phương phỏp của Davisson, phương phỏp của Canadian Foundation Engineering Manual (cụ thể tham khảo TCXDVN 205-1998).
2.2.2.6 Phương phỏp xỏc định từ thớ nhiệm thử động
Cụng tỏc thử động được thực hiện cho trường hợp thi cụng bằng bỳa đúng. Bỳa được chọn để cú thể tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc.
Năng lượng bỳa: ERbR≥25Qu
Và thỏa món điều kiện:
Trong đú:
WRbR- trọng lượng bỳa
WRcR- trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
K-hệ số lấy theo bảng sau:
Loại bỳa Cọc gỗ Cọc thộp Cọc bờ tụng
Loại bỳa song động hay Diờzn ống 5,0 5,5 5,0
Loại bỳa đơn động 3,5 4,0 5,0
Bỳa trọng lực 2,0 2,5 5,0
Sức chịu tải cực hạn của cọc xỏc định theo cụng thức Hiley như sau:
Trong đú:
k- hiệu xuất cơ học của bỳa đúng cọc, một số giỏ trị được kiến nghị xỏc định như sau:
100% đối với bỳa rơi tự do điều khiển tự động và bỳa điesel 75% đối với bỳa rơi tự do nõng bằng cỏp tời
75%-85% đối với bỳa hơi nước đơn động WRcR- trọng lượng cọc, T
W- trọng lượng của bỳa, T h- chiều cao rơi bỳa, m
e- hệ số phục hồi, một số giỏ trị của e như sau: e=0,55 đối với cọc bịt thộp
e=0,4 đối với cọc thộp cú đệm đầu cọc bằng gỗ mền e=0,25 đối với cọc bờ tụng cốt thộp, đệm bằng gỗ
eRfR- độ lỳn cọc dưới một nhỏt bỳa khi thớ nghiệm(độ chối),m
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
cR1R- biến dạng đàn hồi cựa đầu cọc, đệm đầu cọc và cọc dẫn,m cR2R- biến dạng đàn hồi của cọc, m: cR2R=QRuRL/AE
cR3R- biến dạng của nền, thường lấy bằng 0,005m A- diện tớch tiết diện cọc, mP
2
E- modun đàn hồi của vật liệu cọc, t/mP
2
Hệ số an toàn khi ỏp dụng cụng thức Hilley Fs≥3
2.3 Phõn tớch đặc điểm thi cụng của cỏc loại cọc bờ tụng cốt thộp 2.3.1 Cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn 2.3.1 Cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn
Việc thi cụng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn được tiến hành theo 3 bước như sau:
- Cụng tỏc chuẩn bị đúng cọc; - Lắp cọc vào giỏ bỳa
- Kỹ thuật đúng cọc
1. Bước 1: Cụng tỏc chuẩn bị đúng cọc
Trước khi đúng cọc, chỳng ta cần làm cỏc cụng tỏc chuẩn bị sau:
- Chuẩn bị cọc: Cọc bờ tụng cốt thộp thường được đơn vị thi cụng đặt mua tại cỏc cơ sở sản xuất cấu kiện bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn, hoặc do đơn vị thi cụng tự chế tạo tại nơi gần cụng trỡnh rồi vận chuyển đến cụng trường. Khi xếp cọc lờn xe vận chuyển cần đặt lờn hai thanh đỡ bằng gỗ, thanh gỗ đặt cỏch đầu và mũi cọc một khoảng 0,2l (l: chiều cao cọc).
Khu vực xếp cọc đặt ngoài khu vực đúng cọc. Đường từ nơi xếp cọc đến bói đúng phải dễ dàng, thuận lợi, khụng mấp mụ. Nếu cọc xếp thành đống thỡ giữa cỏc
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
lớp phải được kờ bằng cỏc thanh gỗ, cỏc thanh gỗ đặt cỏch đầu và mũi cọc một khoảng 0,2l.
Trờn bản vẽ thiết kế, biện phỏp thi cụng phải thể hiện phương ỏn di chuyển cọc, di chuyển giỏ bỳa, vị trớ xếp cọc, đường đi của xe vận chuyển cọc sao cho thuận tiện và rỳt ngắn thời gian thi cụng.
Phải nghiờn cứu trỡnh tự đúng cỏc cọc. Khi đúng khụng đúng theo cỏch lốn ộp đất. Cú hai sơ đồ đúng cọc chớnh sau:
+ Sơ đồ khúm cọc: ở đõy thứ tự đúng cọc đi từ giữa ra xung quanh, nếu đúng ngược lại đi từ ngoài vào trong thỡ đất ở giữa sẽ bị nộn chặt dần, đúng cỏc cọc ở giữa sẽ khú xuống, cú khi khụng xuống đến độ sõu qui định hoặc làm nổi cỏc cọc xung quanh lờn.
+ Sơ đồ ruộng cọc: thứ tự đúng lấy hàng giữa đúng theo hàng ra hai bờn. Nếu bói đúng cọc lớn người ta cú thể phõn ra cỏc khu vực để đúng.
- Vận chuyển thiết bị và bỳa đúng cọc đến cụng trỡnh, lắp rỏp thiết bị đúng cọc, kiểm tra phương, hướng của thiết bị giữ cọc.
2. Bước 2: Lắp cọc vào giỏ bỳa
- Với cọc ngắn: dựng dõy cỏp treo cọc của giỏ bỳa múc vào múc ở đầu cọc, sau đú kộo từ từ cho cọc dần dần ở vị trớ thẳng đứng rồi kộo vào giỏ bỳa.
- Với cọc dài và nặng để lắp cọc vào giỏ tiến hành như sau: trước tiờn đưa cọc lại gần giỏ, múc dõy cỏp treo cọc của giỏ bỳa vào múc cẩu phớa đầu cọc, múc dõy cỏp treo bỳa của giỏ bỳa vào múc cẩu phớa mũi cọc. Nõng hai múc lờn đồng thời, khi kộo cọc lờn ngang tầm 1m, rỳt đầu cọc lờn cao để cọc dần dần trở về vị trớ thẳng đứng, sau đú ghộp vào giỏ bỳa.
3. Bước 3: Kỹ thuật đúng cọc
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Sau khi dựng cọc vào giỏ bỳa, tiến hành chỉnh cọc vào đỳng vị trớ thiết kế bằng mỏy kinh vĩ. Trước khi đúng phải kiểm tra phương hướng của thiết bị giữ cọc, cố định vị trớ của thiết bị đú để trỏnh di động trong quỏ trỡnh đúng cọc. Hiện nay cú rất nhiều phương phỏp để hạ cọc khỏc nhau. Tựy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể để lựa chọn cho hợp lý. Sau đõy là một số phương phỏp hạ cọc thường được sử dụng:
- Hạ cọc bằng bỳa rơi tự do: Người ta dựng tời để kộo bỳa lờn cao rồi thả xuống rơi vào đầu cọc - nhờ trọng lượng rơi của quả bỳa đập mạnh trờn đầu cọc khiến cho cọc hạ sõu xuống nền, chỉ dựng với trường hợp cọc nhỏ và ngắn.
- Hạ cọc bằng bỳa hơi đơn động: Bỳa hơi đơn động hoạt động được nhờ sự dẫn động của khớ nộn. Bỳa hoạt động được nhờ sự cung cấp khớ nộn của một mỏy khớ nộn đi kốm kết cấu bỳa giản đơn, đầu cọc ớt bị phỏ hoại, tốc độ đúng cọc và lực xung kớch do bỳa tạo ra lớn - hiệu quả núi chung tương đối cao.
- Hạ cọc bằng bỳa hơi song động: Người ta dựng bỳa hơi song động để đúng cỏc cọc thộp, cọc bờtụng cốt thộp – và được sử dụng nhiều tại cỏc cụng trỡnh Thủy lợi, đường sụng, cú ưu điểm là thõn mỏy kớn và phần chi tiết mỏy bờn trong được bảo vệ tốt nờn cú thể dựng để đúng cọc ở dưới nước. Bỳa hơi song động cú nhược điểm như bỳa hơi song động là phải cú thiết bị đi kốm (đường ống mềm dẫn khớ nộn, cỏc mỏy tạo khớ nộn di động) tương đối cồng kềnh ... mặc dự xung lực lớn số lần xung kớch nhiều và hiệu suất cao, song việc vận chuyển hơi nặng nề và khú khăn. Người ta cũng dựng bỳa hơi song động để nhổ cọc khi cần thiết.
- Hạ cọc bằng bỳa điờzen: Bản thõn bỳa là một động cơ điờzen, năng suất cụng tỏc cao nờn được sử dụng gần như phổ biến. Nú cú thể dựng để đúng cỏc loại cọc (bờ tụng cốt thộp, thộp, cọc đặc, cọc ống ...).
- Hạ cọc bằng bỳa chấn động (hay cũn gọi là bỳa rung): Thiết bị rung dựng để hạ cỏc cọc cú diện tớch mặt cắt ngang nhỏ (ớt chiếm chỗ thể tớch của đất) vỡ vậy nú
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
rất thớch hợp để hạ cỏc cọc thộp, cọc vỏn và cỏc ống thộp (dựng để giữ vỏch cho cỏc cọc nhồi khi khụng sử dụng bentonite).
Thiết bị rung hạ cọc (bao gồm cả mỏy rung hạ cọc và bỳa rung) chỉ dựng để hạ cọc ở cỏc vựng đất mềm (đất thịt, đất sột mềm ...) khi hạ cọc thẳng đứng (khụng dựng để hạ cọc xiờn). Ngoài ra nú cũng được dựng để nhổ cọc (cỏc loại cọc bản và cỏc loại cọc ống ...).
- Hạ cọc cú kốm xúi nước: Khi hạ cọc tại cỏc vựng cú lớp đất cứng mà cọc khụng xuống được, người ta dựng phương phỏp hạ (đúng, rung) cú kốm theo xúi