PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CHệễNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
CHệễNG 7 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỌC KHOAN NHỒI
8.1 Các nhận xét và kết luận
Các kết quả nghiên cứu từ chương 1 đến chương 7 cho phép rút ra các kết quả nghiên cứu đi sâu và phát triển như sau:
1- Cọc khoan nhồi khắc phục được nhược điểm của nhóm cọc đúc sẵn (cọc đóng, cọc thép, rung hạ cọc) và thích hợp cho các công trình cầu lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất yếu đặc biệt là chiều dày đất yếu lớn mà việc sử dụng cọc đóng sẽ rất khó khăn vì không hạ cọc đến địa tầng mong muốn được. Cọc khoan nhồi thích hợp cho nền móng các công trình cầu vượt xây dựng trong thành phố hay đi qua khu dân đông đúc vì nó đảm đảo được các vấn đề về môi trường và ít ảnh hưởng đến các công trình xung quanh;
2- Khi thi công cọc khoan nhồi thường có các sự cố xảy ra dẫn đến các hư hỏng làm giảm khả năng chịu tải và độ bền của cọc. Vì vậy việc lựa chọn cọc khoan nhồi cần đi đôi với điều kiện về công nghệ thi công, tay nghề và phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thi công để đảm bảo chất lượng.
3- Địa chất khu vực đồng bằng Sông cửu long hầu hết là đất yếu, lớp đất mặt là đất sét yếu pha lẫn hữu cơ với chiều dày từ 15-30m. Ở lớp đất mặt sức chống cắt nhỏ( 10 đến 20Kpa), độ nén lún cao (lớp bề mặt 20m là đất sét mềm với trị số Mv lên đến 1.5 m2/MN) và khả năng sạt lở mạnh. Càng xuống sâu thì địa chất càng tốt. Theo chiều sâu, sức chống cắt của đất tăng lên, độ ẩm tự nhiên giảm xuống.
162
4- Lớp đất yếu ở khu vực lớn nên với chiều cao đất đắp đầu cầu cao sẽ gây ra hiện tượng ma sát âm. Vì vậy khi tính toán cũng như trong qua trình thi công cần lưu ý ảnh hưởng của ma sát âm để có biện pháp xử lý thích hợp.
5- Độ sâu chôn cọc khoan nhồi thường ở tầng đất sét , á sét cứng và cát mịn đến trung, các lớp này thường nằm ở độ sâu trên 25m. Độ sâu chôn cọc khoan nhồi đối với các công trình cầu lớn ở đồng bằng sông Cửu Long phổ biến từ 50-75m, riêng các cầu qua sông Tiền, sông Hậu chiều dài cọc lên đến 100m.
6- Hàm lượng sunphat và hàm lượng clorua trong nước khá cao, đặc biệt là các tỉnh ven biển. Số liệu khảo sát dọc quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ - Cà Mau cho thấy hàm lượng clorua lên đến 14.800mg/lít, hàm lượng sulphat lên đến trên 3000mg/lít. Vì vậy khi khảo sát địa chất tính toán thiết kế và thi công cọc khoan nhồi thì ngoài các tính chất cơ lý cần lưu ý khảo sát tính hoá học của nước, sự tương tác của chúng đối với bentonit, sự ăn mòn và xâm thực.
7- Việc lựa chọn hình dạng cọc cần dựa vào khả năng công nghệ thi công và địa chất công trình. Cọc khoan nhồi mở rộng đáy tăng khả năng chịu tải do đó kinh tế hơn nhưng biện pháp thi công phức tạp, chỉ phù hợp với địa chất đất sét; Cọc khoan nhồi tiết diện hình tròn không mở rộng đáy là tiết diện phù hợp nhất trong thi công cọc khoan nhồi dưới công trình cầu lớn trên nền địa chất đất yếu như khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long;
8- Đường kính cọc lựa chọn dựa trên tải trọng, điều kiện địa chất, chiều dài cọc và phải đáp ứng yêu cầu kinh tế-kỹ thuật. Đối với các cầu trung thì đường kính cọc từ 1,2m đến 1,5 m là hợp lý. Các cầu Lớn bắc qua Sông Tiền, Sông Hậu thì đường kính cọc từ 2 đến 3m.
163
9- Sức chịu tải của cọc khoan nhồi ở Đồng bằng sông cửu long chủ yếu là sức kháng thành bên , vì vậy lựa chọn tiêu chuan thiết kế 22TCN 272-01 dựa trên tiêu chuan ASSHTO-1998 của Mỹ là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên Tiêu chuẩn này cho phép sử dụng các phương pháp tính toán sức kháng thành bên và sức chống mũi của các tác giả khác nhau, kết quả tính theo từng phương pháp cũng khác biệt khá nhiều. Vì vậy cần có đúc kết thêm qua thực tế sử dụng. Bước đầu cho thấy phương pháp của tác giả Reese và O’Neill (1988) cho kết quả khá sát với kết quả nén tĩnh.
10- Phương pháp theo tiêu chuẩn 205-1998 cũng có thể được sử dụng để tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền. Tiêu chuẩn này cũng như tiêu chuẩn 21-86 có những hạn chế như nêu ở chương 4, đặc biệt là cọc có chiều dài lớn do không có bảng tra.
11- Đặc điểm của thi công cọc khoan nhồi dưới công trình cầu lớn trên đất yếu ở Đồng bằng Sông cửu long là phải chú ý đến ảnh hưởng của nền đất yếu có thể gây ra như ma sát âm ở cọc mố. Giải pháp xử lý là phải triệt tiêu ma sát âm bằng cách gay lún trước (bấc thấm, cọc cát + gia tải) trước khi thi công cọc khoan hoặc nền đường đắp trên sàn giảm tải bê tông cốt thép trên móng cọc bê tông cốt thép. Giải pháp giữ ổn định thành vách bằng dung dịch sét bentonite kết hợp với ống vách bằng thép đối với lớp đất yếu trên cùng là một giải pháp có hiệu qủa kinh tế-kỹ thuật cao.
12- Quá trình thi công cọc khoan nhồi qua các công đoạn khác nhau cần tuân thủ các quy trình thi công nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng thi công.
Trong thi công cọc khoan nhồi có nhược điểm như trình bày trên là thường hay xảy ra sự cố. Điều quan trọng nhất là cần có các biện pháp đề phòng sự cố xảy ra. Trước khi thi công cần nghiên cứa kỹ các điều kiện địa chất,
164
thiết kế, điều kiện công trường để có các phương án phòng ngừa và xử lý sự cố.
13- Với các sự cố đã xảy ra chỉ phát hiện sau khi hình thành cọc thì việc sửa chữa sẽ tốn kém và phức tạp. Cần so sánh đánh giá giữa việc khắc phục sửa chữa hoặc phá đi làm lại trên cơ sở kinh tế kỹ thuật. Phương pháp phun vữa áp lực cao xử lý hư hỏng bản thân cọc hoặc để gia cố mũi cọc, gia cố cột đất xung quanh cọc trong trường hợp hư hỏng nặng phần thân hoặc mũi cọc là phương pháp sửa chữa hiệu quả.
14- Đối với cọc khoan nhồi việc quản lý chất lượng phải lấy quản lý quá trình thi công làm chính, trong đó quản lý chất lượng cọc trước khi hình thành cọc là quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng cọc. Việc quản lý chất lượng phải thực hiện một cách tỷ mỉ, nghiêm ngặt xuyên suốt các công đoạn : tạo lỗ, công tác cốt thép, công tác bê tông, công tác vữa sét. Công trình càng có mức độ quan trọng, ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội thì mức độ kiểm tra càng nghiêm ngặt, khối lượng kiểm tra càng lớn.
15- Trong các phương pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc khoan nhồi thì phương pháp khoan lấy lõi cho kết quả chính xác nhất, nhưng chí phí cao và thời gian kiểm tra lâu nhất. Kế đến, 2 phương pháp tia gamma và siêu âm truyền qua lỗ cũng cho kết quả đáng tin cậy, thời gian kiểm tra nhanh và giá thành không cao, còn phương pháp biến dạng thì cho kết quả với mức tin cậy không cao nhưng thời gian thử lại rất nhanh và chi phí rất rẻ.
Do vậy, tuỳ theo mức độ quan trọng của công trình mà ta sẽ lựa chọn phương pháp nào cho thích hợp;
16- Trong các phương pháp thử tải trọng cọc khoan nhồi: Phương pháp thử tải trọng tĩnh truyền thống tuy không dùng thiết bị hiện đại nhưng chi phí cũng sẽ rất cao khi gặp điều kiện khó khăn về mặt bằng. Kết quả thử tải
165
là sức chịu tải tổng cộng của cọc (không cho biết riêng: sức chịu tải của mũi cọc và sức chịu tải thân cọc). Đối với vị trí các cọc khoan nhồi nằm ở nợi sông rộng, nước sâu hoặc ở địa hình chật hẹp thì việc chất tải bằng các đối trọng để thử tải tĩnh truyền thống gặp khó khăn gây tốn kém, đôi khi không thực hiện được. Bên cạnh đó đối với các cọc khoan nhồi có sức chịu tải từ 4-10.000 tấn hoặc lớn hơn thì hệ đối trọng để gia tải theo phương pháp này cũng sẽ gặp khó khăn, không thực hiện được. Do vậy phạm vi áp dụng thử tải tĩnh truyền thống chủ yếu sử dụng để thử tải các cọc có tải trọng dưới 4.000 tấn và cọc bố trí ở mặt bằng rộng rãi và trên cạn. Phương pháp thử động biến dạng lớn không thay thế hoàn toàn được phương pháp thử tĩnh. Nhưng các kết quả thử động biến dạng lớn sử dụng thiết bị phân tích đóng cọc – PAD được phân tích chi tiết, so sánh với thử tĩnh và phân tích CAPWAP tương đương sẽ giúp giảm bớt thử tĩnh; Đối các công trình dưới nước như móng như cảng, cầu, v.v… hoặc các dự án nhỏ mà việc thử tĩnh gặp khó khăn về điều kiện thi công, thời gian chờ đợi làm tăng chi phí thử tải cọc. Khi đó việc thử động biến dạng lớn bằng thiết bị phân tích đóng cọc – PDA là rất thích hợp; Sử dụng thiết bị phân tích đóng cọc – PDA giúp ta kiểm soát được chất lượng cọc trong quá trình thi công. Theo dõi những vấn đề có thể xảy ra đối với búa, cọc , đất sẽ sớm phát hiện được các sự cố để xử lý kịp thời những vấn đề ảnh huởng đến tiến độ thi công và giảm được chi phí rủi ro. Phương pháp thử tải cọc khoan nhồi bằng hộp tải trọng Osterberg mang lại độ chính xác cao, có thể kiểm tra được khả năng chịu lực của từng lớp đất cọc đi qua (thông qua giá trị sức kháng ma sát thành bên và sức kháng mũi của đất nền). Với thiết bị thí nghiệm gọn nhẹ, loại thí nghiệm dạng hộp tải trọng Osterberg có thể dùng thử tải cọc chịu tải 4÷10.000 tấn và có thể lớn hơn.
166
Thử tải bằng hộp tải trọng Osterberg cell khắc phục được khuyết điểm của phương pháp thử tải tĩnh truyền thống như: có thể bố trí thử tải cọc ở nơi sông rộng, sâu nước chảy siết hoặc nơi mặt bằng chật hẹp v.v.. Nhược điểm của thử tải Osterberg là cần có đội ngũ chuyên gia kỹ thuật cao thực hiện thí nghiệm (hiện nay Công ty LoadTest Inc của Mỹ là đơn vị chuyên trách về thí nghiệm này). Hiện tại tuy chi phí thử tải còn cao, nhưng tương lai về lâu dài phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trong Osterberg có thể sẽ có chi phí thấp và có xu hướng sử dụng thay thế hoàn chỉnh phương pháp thử tải tĩnh truyền thống trong công tác thí nghiệm cọc khoan nhồi đường kính lớn.