KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
2) Xác định thành phần sức kháng mũi
4.4 MỘT SỐ NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Dựa vào việc tham khảo, nghiên cứu các phương pháp tính toán cọc khoan nhồi và cọc khoan nhồi mở rộng đáy đã trình bày ở trên, ta có thể rút ra một số nhận xét, kết luận sau đây:
1) Các phương pháp tính toán thường có những nguyên tắc chung tương tự nhau, tuy nhiên mỗi phương pháp chỉ là kết quả nghiên cứu cục bộ ở một khu vực nào đó nên khi áp dụng tính toán cần phải có những điều chỉnh phù hợp.
2) Kết quả tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu cấu tạo cọc chỉ xét đến cường độ của bê tông và cốt thép, chưa xét đến các yếu tố ảnh hưởng khác đến khả năng chịu tải của cọc. Cụ thể là chưa xét đến điều kiện đất nền xung quanh cọc và dưới mũi cọc cũng như sự ảnh hưởng của phương pháp,
điều kiện thi công. Do đó, kết quả thường lớn hơn các phương pháp tính toán khác.
3) Công thức tính toán sức chịu tải theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền có ưu điểm là tính toán nhanh do các giá trị fs và qp được xác định từ bảng tra. Tuy nhiên các công thức này có độ chính xác thấp do đễ mắc phải những sai số chủ quan trong quá trình xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nền. Đồng thời các bảng tra cũng không thể thể hiện hết tất cả các điều kiện đất nền, cụ thể chưa xác định sự ảnh hưởng của nước ngầm, đặc biệt là ảnh hưởng của quá trình khoan cọc và mở rộng đáy đến 2 chỉ tiêu quan trọng c, w. Do đó, các công thức tính toán theo phương pháp này chỉ nên có giá trị tham khảo, so sánh.
4) Nhóm các công thức tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ có nguyên tắc tương tự nhau. Chủ yếu là xác định sức kháng hông và sức kháng mũi thông qua việc xác định sức kháng hông đơn vị fs và sức kháng mũi đơn vị qp. Đây là phương pháp tính toán khá đơn giản và có độ chính xác cao nhất so với các công thức tính toán theo các kết quả thí nghiệm trong phòng, do quá trình tính toán có xét đến rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc. Tuy nhiên, cần phải quan tâm đến một số vấn đề sau:
- Hệ số áp lực ngang Ks (dùng xác định thành phần ma sát thân cọc) không phải là hằng số theo từng loại đất mà nó còn phụ thuộc vào độ sâu. Mặt khác, khi khoan tạo lỗ trong nền đất thì hệ số Ks sẽ giảm so với đất ở trạng thái tự nhiên.
- Lực dính và góc ma sát trong của các lớp đất xung quanh thân cọc và dưới đáy mũi cọc cũng sẽ giảm do khoan tạo lỗ thân cọc và khoan mở rộng đáy mũi cọc. Ngoài ra, dung dịch bentonite trong quá trình thi công và giá trị tải trọng cũng ảnh hưởng đến lực dính và góc ma sát trong của các lớp đất. Theo Vesis (1977) , tải trọng tác dụng càng tăng thì góc ma sát trong của đất càng giảm.
5) Các công thức xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy bằng các kết quả thí nghiệm hiện trường có kết quả tương đối chính xác do hạn chế được những yếu tố chủ quan trong quá trình thí nghiệm. Tuy nhiên cũng cần phải bổ sung các hệ số cho phù hợp điều kiện đất nền thực tế sau khi thi công cọc vào trong đất nền.
6) Khi thiết kế móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy cho công trình nhà cao tầng thì cần khống chế độ lún cho phép khi tính toán sức chịu tải của cọc, để tránh hiện tượng lún không đều gây ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình. Nên
thiết kế theo hướng tăng chiều dài cọc, đường kính cọc và giảm số lượng cọc trong móng một cách hợp lý.
7) Ngoài ra, khi thiết kế cọc khoan nhồi mở rộng đáy trong các khu vực đất yếu đồng bằng sông Cửu Long cần xét đến các khả năng có thể dẫn đến hiện tượng ma sát âm làm ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc. Khi các lớp đất xung quanh thân cọc có độ biến dạng lớn có thể bỏ qua thành phần ma sát thân cọc, chỉ xét đến thành phần sức kháng mũi.
8) Khi quá trình thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy có sử dụng dung dịch bentonite giữ ổn định thành vách hố khoan (rất thường gặp), cần bổ sung các hệ số chiết giảm sức chịu tải của cọc. Do dung dịch bentonite xâm nhập vào các lớp đất xung quanh thân cọc làm giảm ma sát hông và dung dịch bentonite đông tụ dưới đáy mũi cọc làm giảm cường độ của nền đất dưới mũi cọc.
Từ những nhận xét - kết luận trên, tác giả đưa ra những kiến nghị sau đây về các giải pháp tính toán cho cọc khoan nhồi mở rộng đáy ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long:
1) Nhóm các phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi mở rộng đáy sử dụng các kết quả thí nghiệm trong phòng được kiến nghị nên tính toán theo chỉ tiêu cường độ đất nền. Tuy nhiên, các phương pháp tính toán theo chỉ tiêu cơ lý và tính toán theo vật liệu cấu tạo cọc cũng có thể được tính toán để làm kết quả tham khảo, so sánh với kết quả tính toán theo cường độ đất nền.
Các phương pháp này có thể được tham khảo theo TCXD 205:1998, tuy nhiên có những thay đổi, bổ sung sau đây:
Tính toán sức chịu tải theo vật liệu cấu tạo cọc:
QVL = w.Rn.A Trong đó:
A : diện tích tiết diện ngang thân cọc, A = p.D2/4 D : đường kính tiết diện ngang thân cọc.
Rn : cường độ tính toán của bê tông làm cọc, Rn = R/4.5 R : mác bê tông thiết kế.
w : hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc và điều kiện đất nền. Khi có sự hiện diện của các lớp đất bùn loãng xung quanh thân cọc thì giá trị w có thể lấy như sau:
L/D < 50 50 - 100 > 100
w w 1.0 0.8 0.5 Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:
Công thức tính có thể lấy tương tự như TCXD 205:1998, nhưng bổ sung thêm 2 hệ số xét đến ảnh hưởng của dung dịch bentonite đến thành phần ma sát hông và sức kháng mũi. Các giá trị fs và qp được xác định theo TCXD 205:1998
Qtc = m(a.mR.qp.Ap + b.u.Smf.fi.li)
a : hệ số xét đến sự chiết giảm sức chống mũi bên do dung dịch bentonite ngấm vào đất xung quanh thân cọc, lấy bằng a = 0.6
b : hệ số xét đến sự chiết giảm thành phần ma sát do dung dịch bentonite đông tụ dưới đáy mũi cọc, lấy bằng b = 0.8
ktc = 1.4 – 1.75 tuỳ thuộc vào số lượng cọc.
2) Nhóm các phương pháp tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền có độ tin cậy cao hơn so với 2 phương pháp trên do quá trình tính toán xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc và điều kiện thực tế của đất nền xung quanh thân cọc và dưới mũi cọc. Công thức tính toán có thể lấy theo TCXD 205:1998 hoặc theo tiêu chuẩn của Mỹ đã được trình bày ở trên.
Tuy nhiên, kiến nghị bổ sung các hệ số chiết giảm sức chịu tải của cọc xét đến sự ảnh hưởng của việc khoan tạo lỗ trong đất và ảnh hưởng của dung dịch vữa sét đến 2 thành phần chịu lực chính của cọc.
Cọc trong đất dính:
Qs = k1.a.As.cu
a : hệ số, có thể được xác định theo biểu đồ hình 4-5 hoặc xác định thao công thức kinh nghiệm của Kulhawy và Jackson.
Đối với sét dẻo cứng: a = 0.3-0.45 Đối với sét dẻo mềm: a = 0.6-0.8
k1 : hệ số chiết giảm thànhphần ma sát hông, k1 = 0.9 Qp = k2.Ap.Nc.cu1
Nc : hệ số sức chịu tải, đối với cọc khoan nhồi mở rộng đáy lấy Nc = 6-7 k2 : hệ số xét ảnh hưởng sự lắng đọng dung dịch bentonite dưới đáy mũi
cọc, k2 = 0.8 Cọc trong đất rời:
Qs = k1’.As.Ks.sv’.tanwa
sv’: ứng suất hữu hiệu tại độ sâu trung bình của lớp đất đang xét (có xét đẩy nổi).
Ks: hệ số áp lực ngang, Ks = 1 - sinw wa: góc ma sát giữa cọc và đất, wa = w
w : góc ma sát trong của lớp đất đang xét sau khi hạ cọc, w = 0.9 w’
hoặc w = w’ - 3
w’: góc ma sát trong của lớp đất đang xét trước khi hạ cọc.
k1’: hệ số xét đến sự ảnh hưởng của dung dịch bentonite đến thành phần ma sát hông, k1’ = 0.9
Qp = k2’.Ap.svp’.Nq
svp’: ứng suất hữu hiệu tại mũi cọc (có xét đẩy nổi).
Nq: hệ số sức chịu tải, xác địnhtheo biểu đồ hình 4-4, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất sau khi hạ cọc w, w = 0.9 w’
k2’ : hệ số xét ảnh hưởng của dung dịch bentonite đến sức chịu tải của đất dưới mũi cọc,
3 2 ' 1
2
Ks
k = + ×
3) Nhóm các công thức tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy theo các kết quả thí nghiệm hiện trường có độ chính xác cao nên được khuyến khích sử dụng để đưa ra kết quả sức chịu tải tính toán cuối cùng của cọc. Có thể áp dụng công thức tính toán trong TCXD 205:1998 hoặc các tiêu chuẩn của Mỹ, Nhật để tính toán. Tuy nhiên cũng cần bổ sung 2 hệ số xét đến sự ảnh hưởng của dung dịch bentonite đến thành phần ma sát hông a = 0.9 và thành phần kháng mũi b = 0.8
CHệễNG 5