5. Kết quả kiến đạt đượ c
3.2.5 Lựa chọn phương ỏn kết cấu cọc xử lý nền
Qua những phõn tớch đỏnh giỏ như trờn, tỏc giả đề nghị lựa chọn phương ỏn kết cấu cọc xử lý nền cho trạm bơm Nghi Xuyờn bằng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn, tiết diện vuụng, kớch thước 0,4x0,4x16m bởi những lý do sau:
- Về phương diện kỹ thuật: Cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện vuụng kớch thước 40x40cm đảm bảo đủ điều kiện chịu lực cho cụng trỡnh (theo tớnh toỏn như trờn).
- Về mặt kinh tế: Sử dụng phương ỏn cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn vuụng kớch thước 40x40cm là rẻ nhất so với cỏc phương ỏn cọc trũn và cọc khoan nhồi.
- Về biện phỏp thi cụng: Cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện vuụng kớch thước 40x40cm chế tạo đơn giản ngay tại chõn cụng trỡnh, dễ quản lý chất lượng, cụng nghệ thi cụng cọc phong phỳ, đa dạng, cạnh tranh cả về kỹ thuật và kinh tế.
Phương phỏp xử lý nền bằng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn đó phỏt triển từ lõu nờn những quy chuẩn, quy phạm thiết kế thi cụng cũng đó khỏ hoàn thiện. Cụng
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
tỏc thiết kế và thi cụng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn đơn giản và dễ dàng hơn so với cỏc loại cọc khỏc.
3.3 Tớnh toỏn kiểm tra phương ỏn xử lý nền múng trạm bơm Nghi Xuyờn bằng cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện vuụng.
3.3.1 Lựa chọn biện phỏp thi cụng
1. Tớnh toỏn số cọc bố trớ trong múng
Trờn cơ sở theo yờu cầu cấu tạo, khoảng cỏch cọc khụng được nhỏ hơn 3d và khoảng cỏch lớn nhất giữa cỏc cọc từ 6d - 8d (với d là đường kớnh cọc đối với cọc trũn hoặc kớch thước cọc đối với cọc vuụng) để bố trớ cọc, với d=0,4m là kớch thước cọc đó lựa chọn ở trờn. Chọn khoảng cỏch giữa cỏc cọc là 2m.
Hỡnh 3.4 Sơ đồ bố trớ cọc trong múng Theo yờu cầu cấu tạo tổng số cọc bố trớ là 120 cọc.
2. Lựa chọn bỳa đúng cọc
Với loại cọc KT(40x40x1600)cm, P=188,35Tấn. Chọn bỳa đúng cọc phải thỏa món cỏc điều kiện sau:
- Năng lượng xung kớch của bỳa:
Theo TCXDVN 286-2003 ta cú: E ≥ 1.75aP Trong đú:
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
E- Năng lượng xung kớch của bỳa, Tm a- Hệ số bằng 25kg.m/Tấn
P- Khả năng chịu tải của cọc, Tấn
- Hệ số thớch dung K của bỳa: phải phự hợp
E- Năng lượng xung kớch, kgm M- Trọng lượng toàn bộ bỳa, kg q- Trọng lượng của cọc, kg
qR1R- Trọng lượng của mũ cọc và đệm cọc, kg
Với cọc BTCT đúng bằng bỳa diesel kiểu cột K≤ 5 - Độ chối tớnh toỏn e:
e- Độ chối của một lần xung kớch, cm
n- Hệ số bằng 150(T/m2) đối với cọc BTCT F-Diện tớch mặt cắt ngang của cọc, mP
2
Q- Trọng lượng bộ xung kớch của bỳa, Tấn
H- Độ cao rơi tớnh toỏn của bộ phận xung kớch của bỳa, H=H1-h, cm Với bỳa diesel: H=HR1R-h(cm), với bỳa hơi đơn động H=HR1
Trong đú: H1 là độ dài thực tế của đoạn di chuyển của phần đập bỳa(m)
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
h là chiều cao của bước nảy lần thứ nhất của phần đập bỳa diesel kể từ đệm khụng khớ, trong tớnh toỏn sơ bộ chọn h=0,6(m)
q- Trọng lượng của cọc, Tấn P- Khả năng chịu tải của cọc, Tấn
Bảng 3.16 Tổng hợp chọn bỳa đúng cọc Loại bỳa E (kgm) Q (T) H1 (m) H (cm) M (kg) Loại cọc Pgh (T) q (T) q1 (T) F (m2) a 1.75aP K e (cm) Hơi động Q=6T 8200 6.0 1.4 137 8815 0.4*0.4* 16 188,35 3.6 0.35 0.09 25 8240,3 1.6 0.5 Diesel Q=3.5T 9400 3.5 3.5 290 7300 0.4*0.4* 16 188,35 3.6 0.35 0.09 25 8240,3 1.2 0.52 Diesel Q=5T 13500 5.0 4.0 340 9000 0.4*0.4* 16 188,35 3.6 0.35 0.09 25 8240,3 1.0 0.97
Để thỏa món 3 điều kiện chọn bỳa ta chọn bỳa đúng cọc diesel loại Q= 5T.
3.3.2 Tớnh toỏn kiểm tra sức chịu tải của nền và cọc
Kiểm tra lực đứng tỏc dụng lờn đầu cọc
Tải trọng tớnh toỏn trờn một cọc xỏc định theo cụng thức sau:
∑ ∑ ± ± = 2 i y 2 i x d x x M y y M n N N Trong đú: xRiR; yRiR - Khoảng cỏch từ trục chớnh đến trục mỗi cọc (m). x; y- Khoảng cỏch từ trục chớnh đến trục cọc tớnh toỏn (m). n - Số cọc trong múng, n =120.
NRdR; MRxR; MRyR - Lần lượt là lực nộn tớnh toỏn (T) và mụmen uốn tớnh toỏn (Tm) đối với cỏc trục chớnh trung tõm x và y của mặt bằng cọc ở mặt phẳng
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Theo kết quả tớnh toỏn ở trờn ta cú: MRyR= -440,66 (T/m2) MRxR= -1740,3 (T/m2) NRttR= -1740,3 (T) = 3790,8 (m) = 11292,12 (m)
Kết quả tớnh toàn lực tỏc dụng lờn đầu cọc thể hiện trong Bảng 3.17phụ lục NRcRmax=65,87 Tấn < Qc=142,68 Tấn
NRcRmin =58,71 Tấn. Đảm bảo cọc chịu nộn
3.3.3 Tớnh toỏn kiểm tra ứng suất đỏy múng quy ước
Tài liệu tớnh toỏn: cỏc chỉ tiờu cơ lý đất nền Bảng 3.1, 3.2Phụ lục
Múng nhà trạm được đặt trờn nền lớp đất 5, chiều dày từ 3 đờn 8,5m. Việc tớnh toàn múng cọc gồm những cọc treo và tớnh toỏn nền theo trạng thỏi giới hạn thứ hai (biến dạng và lỳn) được tiến hành như đối với múng qui ước trờn nền thiờn nhiờn. Múng qui ước được giới hạn như sau:
+ Phớa dưới: bằng mặt phẳng A’A1’ đi qua mũi cọc
+ Phớa trờn bể xả: bằng cỏc mặt phẳng thẳng đứng AA’ đi qua chõn hàng cọc phớa ngoài bể hỳt
+ Phớa trờn: bằng mặt phẳng san đất đỏy hố múng AA1
Tớnh
Tớnh
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
A A1 Lp A' A1' α 2Lptgα B B+2Lptgα
Hỡnh 3.5 Sơ đồ kiểm tra ứng suất đỏy múng Bảng tớnh gúc ma sỏt trung bỡnh Bảng 3.18 Tớnh gúc ma sỏt trung bỡnh Lớp đất hi (m) φ (0) hi * φ φtb(o) 5 5.85 24.17 141.366 17.9 7 9 12.53 112.800 9 1.15 28.42 32.679 Tổng 16 286.845
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Bảng 3.19 Trọng lượng đẩy nổi trung bỡnh Lớp đất hi (m) γ (T/m3) hi γ γtb (T/m3) 5 5.85 0.59 3.4515 0.82 7 9 0.99 8.948 9 1.15 0.59 0.679 Tổng 16 13.1 Tớnh ỏp lực múng lờn mặt nền: Gúc truyền lực: Chiều dài cạnh cọc d=40 cm Chiều dài cọc LRpR=16 m
Chiều dài đỏy múng khối quy ước:
LR1R=A+2LRpRtgα=40,51 m (với A cạnh dài múng A=34,7m) Chiều rộng đỏy múng khối quy ước:
BR1R=B+ LRpRtgα=23,88 m (B cạnh ngắn múng B=17,9m) Diện tớch đỏy múng khố quy ước:
FRmqR = LR1R.BR1R=23,88.40,51=967,52 m2
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
A D
B C
40,51
23,88 O
Hỡnh 3.6 Sơ đồ khối múng qui ước
Mụ men quỏn tớnh m4
Mụ men quỏn tớnh m4
Trọng lượng bản thõn cọc:
Trọng lượng đất múng khối qui ước:
Lực dọc tiờu chuẩn do cụng trỡnh truyền xuống: Từ bảng 3.6 phụ lục tớnh toỏn: NR1R=7079,0 Tấn
Lực dọc tiờu chuẩn ở tõm đỏy múng quy ước (Bảng 3.20): N=20653,5 Tấn
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Bảng 3.20 Tớnh mụmen tiờu chuẩn tại tõm đỏy múng quy ước MRy TT Lực Giỏ trị(T) Lx(m) My(Tm) 1 N1 7079.0 1.58 11209.2 2 G1 460.8 0.00 0.0 3 G2 13114 0.00 0.0 Tổng N 20653,5 11209.2
Mụ men tiờu chuẩn tại tõm đỏy múng quy ước: MRyR=11209,2 (T/m2)
eRxR=MRyR/N=0,54 (m)
Ứng suất tại điểm B gúc phớa bể hỳt:
XRBR= -11,94 (T/m2)
Ứng suất tại điểm C gúc phớa bể xả:
XRCR= 11,94 (T/m2)
(T/m2)
(T/m2)
(T/m2)
- Tớnh ỏp lực tiờu chuẩn nền dưới mũi cọc
Cường độ chịu tải của đất nền tớnh theo cụng thức:
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Trong đú: m=0,8
A,B,D là hệ số khụng thứ nguyờn phụ thuộc gúc ma sỏt trong Lớp đất 9 cú φ=28,40, C=0,3 (T/m2) A=0,98; B=4,97; D=7,4
b- cạnh bộ của múng: b=23,88 m
γ- trọng lượng thể tớch trung bỡnh đất γ=0,82 (T/m3) q- tải trọng bờn: q=γ.hRmR=0,82.23,65=19,33 (T/m2)
hRmR- chiều sõu chụn múng tớnh từ mặt đất đến đỏy múng hRmR=23,65m
(T/m2)
Nhận xột:
RRtcR=81,51 T/m2 > =21,35 T/m2
1,2.RRtcR=97,81 T/m2 > =24,26 T/m2
Vậy đất nền dưới mũi cọc làm việc trong giới hạn đàn hồi
3.3.4 Tớnh lỳn múng cọc
- Tài liệu tớnh toỏn: cỏc chỉ tiờu cơ lý đất nền (Bảng 3.1, 3.2phụ lục) - Phương phỏp tớnh toỏn
Tớnh toỏn lỳn cho múng cọc theo phương phỏp cộng từng lớp: Độ lỳn được xỏc định theo cụng thức 4-1 và 4-8 trang 109 “Tớnh toỏn nền múng theo trạng thỏi giới hạn” của NXB Xõy dựng.
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Trong đú:
S- độ lỳn cuối cựng ổn định của múng
n- số lớp chia theo độ sõu của tầng chịu nộn của nền
PRiR- ỏp lực tăng thờm trung bỡnh trong lớp đất thứ i bằng nửa tổng số ỏp lực thờm PRozRtại giới hạn trờn và dưới lớp đú.
P- ỏp lực thực tế dưới đỏy múng qui ước
MĐTN ở cao trỡnh +2,05, cọc sõu 16m, cao trỡnh mũi cọc: -21,6
(T/m2)
hRiR - chiều sõu lớp đất i
ERiR - mụ đun biến dạng đàn hồi của lớp đất thứ i - Tớnh ứng suất tăng thờm gõy lỳn
Áp lực trung bỡnh thực tế dưới đỏy múng quy ước lờn đất do tải trọng tiờu chuẩn bằng:
(T/m2)=2,13 (kg/cm2)
Áp lực thức tế dưới đỏy múng quy ước lờn đất do tải trọng tiờu chuẩn tại gúc múng phớa bể hỳt:
(T/m2)=1,84 (kg/cm2)
Áp lực thức tế dưới đỏy múng quy ước lờn đất do tải trọng tiờu chuẩn tại gúc múng phớa bể xả:
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
(T/m2)=2,43 (kg/cm2) Khối múng quy ước đi qua lớp đất số 9.
Áp lực đất tự nhiờn dưới mặt đỏy của múng quy ước:
(T/m2)=1,81 (kg/cm2)
Áp lực tăng thờm tại tõm múng:
(kg/cm2)
Áp lực tăng thờm tại gúc múng phớa bể hỳt:
(kg/cm2)
Áp lực tăng thờm tại gúc múng phớa bể xả:
(kg/cm2)
+ Tớnh lỳn ở tõm múng:
Tớnh theo “Tớnh toỏn nền múng theo TT giới hạn” của NXB xõy dựng: Theo quy phạm QPXD 45-70 chiều sõu vựng chịu nộn H được xỏc định dựa vào điều kiện:
Trong đú là ứng suất tăng thờm ở độ sõu H kể từ đế múng
Áp lực tăng thờm (gõy lỳn) trong đất PRzRtrong cỏc mặt cắt ngang nằm ở độ sõu Z thấp hơn mặt đỏy của múng quy ước được xỏc định theo cụng thức:
Với kR0Rlà hệ số phụ thuộc vào m=2z/b; n=l/b
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
Để đơn giản húa trong tớnh toỏn đỏy múng quy ước được quy về hỡnh chữ nhật: cạnh dài l=40,51m; cạnh ngắn b=23,88m
Từ m và n tra bảng 6 QPXD 45-70 được giỏ trị kR0R;β Kết quả tớnh toỏn xem Bảng 3.21phần phụ lục: Độ lỳn tại tõm múng S=0 cm + Tớnh lỳn ở gúc múng phớa bể hỳt: Trong đú: =P1=0,03 kg/cmP 2 =P2- P1=0,61-0,03=0,58 kg/cmP 2
KRgRđược tra theo bảng 7 của quy phạm dựa theo lR1R/bR1R và z/bR1
lR1R/bR1R=40,51/23,88=1,7
được tra theo bảng 12 của quy phạm dựa theo lR2R/bR2R và z/bR2
lR2R/bR2R=40,51/23,88=1,7
Kết quả tớnh toỏn xem Bảng 3.22phần phụ lục Độ lỳn tại điểm gúc phớa bể hỳt S=0 cm
+ Tớnh toỏn lỳn ở gúc múng phớa bể xả:
Trong đú:
=P1=0,03 kg/cmP
2
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
=P1- P2=0,61-0,03=0,58 kg/cmP
2
KRg Rđược tra theo bảng 7 của quy phạm dựa theo lR1R/bR1R và z/bR1
lR1R/bR1R=40,51/23,88=1,7
được tra theo bảng 11 của quy phạm dựa theo lR2R/bR2R và z/bR2
lR2R/bR2R=40,51/23,88=1,7
Kết quả tớnh toỏn xem Bảng 3.23phần phụ lục Độ lỳn tại điểm gúc phớa bể xả S=0 cm
Kết luận: Qua kết quả tớnh toỏn phương ỏn cọc 0,4x0,4x16 m đảm bảo yờu cầu kinh tế và kỹ thuật xử lý nền cho trạm bơm Nghi Xuyờn
3.4 Kết luận chương 3
Trong chương 3, tỏc giả đó tớnh toỏn , phõn tớch, so sỏnh cỏc chỉ tiờu kinh tế, kỹ thuật của cỏc phương ỏn kết cấu cọc bờ tụng cốt thộp. Từ đú đưa ra những luận điểm để lựa chọn phương ỏn tối ưu xử lý nền múng trạm bơm Nghi Xuyờn là múng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn tiết diện vuụng 0,4x0,4x16 m. Việc ỏp dụng phương ỏn cọc bờ tụng này khụng những đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật mà cũn tiết kiệm được chi phớ cho cụng trỡnh, cỏc khõu quản lý, thi cụng đều đơn giản hơn những phương ỏn khỏc. Sau khi lựa chọn phương ỏn tỏc giả đó tớnh toỏn, kiểm tra sự ổn định của nền múng trạm bơm với phương ỏn chọn. Kết quả tớnh toỏn cho thấy nền múng trạm bơm đó được xử lý hoàn toàn, ổn định sau khi đó được xử lý bằng cọc bờ tụng cốt thộp. Như vậy phương ỏn lựa chọn kết cấu cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn mặt cắt vuụng 40x40cm xử lý nền cụng trỡnh là hoàn toàn hợp lý và đạt hiệu quả.
Nghiờn cứu lựa chọn kết cấu cọc hợp lý thi cụng xử lý nền,
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Những kết quả đạt được của luận văn
Hiện nay nền khoa học cụng nghệ phỏt triển, cú rất nhiều phương phỏp xử lý nền bằng múng cọc khi xõy dựng trờn nền đất yếu. Tuy nhiờn, tựy thuộc vào mức độ quan trọng của cụng trỡnh, điều kiện về địa hỡnh, địa chất và địa chất thủy văn, thiết bị mỏy múc, mặt bằng thi cụng, điều kiện về kinh tế v.v... để chọn được một phương phỏp thớch hợp.
Luận văn đó trỡnh bày một số phương phỏp xử lý nền múng bằng cọc bờ tụng cốt thộp thường dựng khi xõy dựng cụng trỡnh trờn nền đất yếu, đú là dựng cọc khoan nhồi, cỏc loại cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn. Tỏc giả đó cơ bản nờu được phương phỏp tớnh toỏn, phạm vi ứng dụng, biện phỏp thi cụng, cỏch kiểm tra, ưu nhược điểm của mỗi phương phỏp.
Theo tớnh toỏn, phõn tớch so sỏnh giỏ thành giữa cỏc phương ỏn múng cọc bờ tụng cốt thộp, thỡ việc sử dụng kết cấu cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn tiết diện vuụng cú chi phớ nhỏ nhất, cụng nghệ thi cụng đơn giản, tổ chức thi cụng dễ dàng. Từ đú tỏc giả đó chọn giải phỏp xử lý nền bằng múng cọc bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn kớch thước 0,4x0,4x16m cho cụng trỡnh trạm bơm Nghi Xuyờn tỉnh Hưng Yờn với cụng nghệ đúng cọc bằng bỳa Điezen.
2. Một số tồn tại của luận văn
Luận văn mới chỉ đưa ra được phương phỏp xử lý nền bằng cỏc loại cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện vuụng, tiết diện trũn, cọc đặc, cọc rỗng, cọc khoan nhồi,…mà chưa nờu cỏc phương phỏp xử lý nền khỏc bằng cỏc loại cọc khỏc như cọc thộp, cọc gỗ, cọc xi măng đất,…Tuy nhiờn do cũn nhiều hạn chế, tỏc giả cũng