Chương 2: Cọc khoan nhồi- giải pháp nền móng thích hợp cho xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội
3.4. Áp dụng tính toán dự báo sức chịu tải của cọc khoan nhồi có sử dụng công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc cho một số công trình ở khu vực Hà Nội
3.4.2. Công trình nhà cao tầng New sky line- Lô đất CC2 – Khu đô thị mới Văn Quán- Yên Phúc- Hà Đông- Hà Nội
Công trình có chủ đầu t− là Tổng công ty đầu t− phát triển nhà và đô thị, giải pháp móng cho công trình là cọc khoan nhồi bê tông cốt thép có sử dụng ph−ơng pháp rửa xói và bơm vữa gia cường đáy.
* Cọc số hiệu CTN1
Qua kết quả khảo sát địa chất ngoài hiện trường và thí nghiệm trong phòng, tại các điểm khảo sát thì địa chất khu vực xây dựng nh− sau:
Bảng 3.10: Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền tại cọc CTN1
Líp
đất
ChiÒu dày (m)
Tên
đất
Trạng thái
§é Èm
%
γw (T/m3)
ϕ
(độ) C
(T/m2) N (SPT)
1 1.5 Đất lấp Chặt 0 0 0 0 0 2 2.1 Sét pha Dẻo
mÒm 30.7 1.78 10 1.9 6 3 2.7 Sét pha Dẻo
cứng 28.2 1.88 12 2.66 10 4 16.4 Cát
pha
Dẻo
mÒm 24.5 1.74 28 0.34 8 5 10.5 Sét pha Dẻo
cứng 29 1.75 30 2.76 9 7 12.7 Sét pha Dẻo
mềm 5.4 1.79 11 1.64 8 8 5 Cuéi
sái Chặt 0 0 0 0 100
- Kết quả nén tĩnh cọc CTN1 (cọc được nén đến 200% tải trọng thiết kế tính theo phương pháp chất tải thông thường).
Bảng 3.11: Kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc CTN1 Tải trọng
thÝ nghiệm
(tÊn)
Thêi gian giữ tải (phút)
Độ lún sau mỗi cấp áp lùc (mm)
Tổng độ lún cọc (mm)
0 0 0 0
250 60 2.12 2.12
500 60 2.37 4.49
750 120 2.71 7.2
1000 360 4.51 11.71
500 30 -2.58 9.13
0 60 -4.9 4.24
250 30 1.64 5.88
500 30 1.73 7.6
750 30 1.03 8.63
1000 30 3.41 12.03
1250 60 2.31 14.34
1500 60 2.22 16.56
1750 60 1.92 18.48
2000 1440 4.46 22.93
1500 30 -2.57 20.36
1000 30 -4.33 16.03
500 30 -3.03 13
0 60 -2 11
Hình 3.13: Biểu đồ kết quả nén tĩnh cọc CTN1 - Vật liệu cọc
+ Mác bêtông: mác 350 + Nhãm cèt thÐp: nhãm A-II - Kích th−ớc cọc
+ Đ−ờng kính cọc: 1,2 m + Chiều dài cọc 50,9 m
- Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc + Sức chịu tải theo vật liệu Pvl = 1294T
Bảng 3.12: Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc C TN1 do ma sát bên TT Phương pháp tính Qs(T) Qb(T) Pmax(T) % Qs % Qb
1 Công thức Nhật Bản TCXD 205-1998
1201 799 2000 60% 40%
2 Tương quan- TC thiết kế địa kỹ thuật
1120 880 2000 56% 44%
3 Phương pháp của Mỹ (lấy giá trị chuyển vị 1%D = 12mm)
1050 950 2000 53% 47%
4 Tương quan- TC Nhật Bản
1151 849 2000 57,5% 42,5%
5 Công thức (12) TCXD 195-1997
1350 650 2000 67,5% 32,5%
* Cọc số hiệu CTN 2
Qua kết quả khảo sát địa chất ngoài hiện trường và thí nghiệm trong phòng, tại các điểm khảo sát thì địa chất khu vực xây dựng nh− sau:
Bảng 3.13: Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền tại cọc CTN2
Líp
đất
ChiÒu dày (m)
Tên đất Trạng thái
§é Èm
%
γw (T/m3)
ϕ
(độ) C
(T/m2)
N (SPT)
1 1.6 Đất lấp Chặt 0 0 0 0 0 2 1.9 Sét pha Dẻo mềm 30.7 1.78 10 1.9 6
3 4.8 Sét pha Dẻo cứng 28.2 1.88 12 2.66 10 4 13.7 Cát pha Dẻo cứng 24.5 1.74 25 0.34 8
5 14.5 Sét pha Dẻo cứng 29 1.82 19 2.76 11 7 2.3 Cát Chặt vừa - 1.79 31 0 17 8 12.2 Cuéi sái
lẫn cát Chặt 0 0 0 0 100
- Kết quả nén tĩnh cọc CTN2 (cọc được nén đến 200% tải trọng thiết kế tính theo phương pháp chất tải thông thường).
Bảng 3.14: Kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc CTN2 Tải trọng
thÝ nghiệm
(tÊn)
Thêi gian giữ tải (phót)
Độ lún sau mỗi cấp áp lùc (mm)
Tổng độ lún cọc (mm)
0 0 0 0
375 60 0.85 0.85
750 60 0.67 1.52
1125 120 0.87 2.39
1500 360 1.73 4.12
750 30 -1.24 2.88
0 60 -1.01 1.87
375 30 1.18 3.04
750 30 1.01 4.06
1125 30 2.75 6.81
1500 30 0.93 7.74
1875 60 3.5 11.23
2250 60 1.97 13.2
2650 60 3.19 16.38
3000 1440 3.93 20.31
2250 30 -2.29 18.03
1500 30 -2.68 15.33
750 30 -1.61 13.73
0 60 -1.54 12.19
Hình 3.14: Biểu đồ kết quả nén tĩnh cọc CTN2 - Vật liệu cọc
+ Mác bêtông: mác 350 + Nhãm cèt thÐp: nhãm A-II - Kích th−ớc cọc
+ Đ−ờng kính cọc: 1,5 m + Chiều dài cọc 51 m
- Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc + Sức chịu tải theo vật liệu Pvl = 1664 T
Bảng 3.15: Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc C TN2 do ma sát bên TT Phương pháp tính Qs(T) Qb(T) Pmax(T) % Qs % Qb
1 Công thức (12) TCXD 195-1997
2964 36 3000 98,8% 1,2%
2 Tương quan- TC thiết kế địa kỹ thuật
1521 1479 3000 51% 49%
3 Phương pháp của Mỹ (lấy giá trị chuyển vị 1%D = 15mm)
2550 .
450 3000 85% 15%
4 Tương quan- TC Nhật Bản
1521 1479 3000 51% 49%
5 Công thức (12) TCXD 195-1997
2989 11 3000 99,9% 0,1%
NhËn xÐt:
- Kết quả tính toán dự báo sức chịu tải do ma sát bên của cọc thí nghiệm CTN1 (D = 1,2m, chiều sâu ngàm vào cuội sỏi 5m) theo 5 ph−ơng pháp trên là có thể chấp nhận đ−ợc. ở mức 200% tải trọng thiết kế 2000T, dự tính sức chịu tải ở mũi cọc thí nghiệm có áp dụng công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc chiếm từ 32,5% đến 47% sức chịu tải của cọc. Từ đó cho thấy áp dụng công nghệ này là có hiệu quả làm gia tăng sức chịu tải ở mũi cọc.
- Kết quả tính toán dự báo sức chịu tải do ma sát bên của cọc thí nghiệm CTN2 (D = 1,5m; chiều sâu ngàm vào cuội sỏi 12,2m) theo 5 ph−ơng pháp trên có sự chênh lệch lớn, theo công thức (12) của TCXD 195-1997, công thức Nhật Bản TCXD 205-1998 và ph−ơng pháp của Mỹ thì thành phần sức chịu tải ở mũi cọc chiếm từ 0,1 đến 15% sức chịu tải của cọc, do cọc có diện tích mặt bên lớn và chiều sâu ngàm vào tầng cuội sỏi lớn nên tính toán dự báo sức chịu tải giới hạn do ma sát bên theo công thức (12) TCXD 195-1997 và công thức Nhật Bản TCXD 205-1998 là lớn, tuy nhiên cũng xấp xỉ với kết quả thí nghiệm khi lấy giá trị chuyển vị 1%
D=15mm. Theo t−ơng quan của tiêu chuẩn Nhật Bản và t−ơng quan tiêu chuẩn thiết kế địa kỹ thuật thành phần sức chịu tải ở mũi chiếm 49% sức chịu tải của cọc nên khác xa so với điều kiện thi công cọc thực tế tại hiện trường. Từ đó cho thấy cọc càng chôn sâu vào tầng cuội sỏi thì hiệu quả nâng cao sức chịu tải ở mũi cọc càng thÊp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Mặc dù số lượng thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sau khi được xử lý bằng biện pháp thổi rửa và bơm vữa xi măng ở mũi cọc còn rất ít nhưng kết quả tính toán dự báo và phân tích các thành phần chịu tải của cọc, có so sánh với kết quả nén tĩnh cọc cho phép nhận định như sau:
- Trong điều kiện thông thường, biện pháp thổi rửa và bơm vữa xi măng ở mũi cọc có tác dụng cải thiện sức chịu tải của cọc khoan nhồi hạ đến tầng cuội sỏi ở khu vực Hà Nội.
- Công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc khoan nhồi đã được áp dụng thành công ở một số công trình ở khu vực Hà Nội. Về quy trình thổi rửa và bơm phụt vữa xi măng đã tại các công trình đó được tiến hành theo đúng quy trình đã đề ra và đạt được hiệu quả cao.
- Mũi cọc chỉ thực sự làm việc khi tải trọng nén vượt quá sức kháng giới hạn do ma sát bên. Như vậy, ở khu vực Hà Nội, điều kiện thích hợp để áp dụng biện pháp xử lý mũi cọc là cọc được hạ qua các lớp đất yếu và độ sâu ngàm cọc trong lớp cuội sỏi không nhiều. Trường hợp cọc hạ qua các lớp đất tương đối tốt như sét cứng hoặc cát chặt hoặc chiều dài ngàm trong cuội sỏi lớn thì việc xử lý mũi cọc sẽ kém hiệu quả hoặc không cần thiết.
- Để làm sáng tỏ khả năng chịu tải của cọc có xử lý ở mũi cọc cho các cọc thí nghiệm thông th−ờng, có thể áp dụng các ph−ơng pháp tính toán dự báo sức chịu tải của cọc khoan nhồi nh− đã trình bày ở trên.
- Hiện nay do không có điều kiện lắp đặt thiết bị do lực dọc thân cọc trong thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi hoặc thí nghiệm Osterberg cũng nh− nén cọc đến tải trọng phá hoại nên việc đánh giá hiệu quả gia tăng sức chịu tải của cọc đ−ợc xử lý mũi cọc còn bị hạn chế. Vì vậy kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu làm sáng tỏ khả
năng chịu tải ở mũi cọc khi áp dụng công nghệ mới này bằng cách đầu t− lắp đặt các
đầu đo biến dạng trong thân cọc, các giải pháp này phù hợp với điều kiện kinh tế hiện nay.
tμi liệu tham khảo
1. Trần Hùng Anh (2008), Phân tích các yếu tố ảnh h−ởng và kiến nghị giải pháp nâng cao sức chịu tải của cọc khoan nhồi trên địa bàn thành phố Hà Nội, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Hà Nội
2. Trịnh Việt C−ờng, Phạm Huy Thông (2010), Về hiệu quả sử dụng cọc khoan nhồi bằng biện pháp xói rửa và bơm phun vữa mũi cọc ở khu vực Hà Nội. Hà Nội.
3. Công ty cổ phần kiểm định và kỹ thuật xây dựng Hà Nội (2009), Báo cáo kết quả
thí nghiệm nén tĩnh và siêu âm cọc khoan nhồi công trình New sky line, Hà Nội
4. Công ty cổ phần kiểm định và kỹ thuật xây dựng Hà Nội (2007), Báo cáo kết quả
thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi công trình Tổ hợp nhà cao tầng và văn phòng làm việc 88 Láng Hạ- Quận Đống Đa- Hà Nội, Hà Nội
5. Nguyễn Văn Khánh, Vũ Công Ngữ, Bùi Đức Hải (2005), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc nhằm nâng cao khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trên địa bàn thành phố Hà Nội, Hà Nội.
6. Liên đoàn Bản đồ Hà nội (1189), Báo cáo Địa chất nhóm tờ thành phố Hà nội, tỷ lệ 1/50000.
7. Nguyễn Huy Ph−ơng – Tạ Đức Thịnh và nnk (2005), Các ph−ơng pháp tính toán và công nghệ thi công móng, Bài giảng Cao học
8. Nguyễn Huy Ph−ơng và nnk (2005), Các ph−ơng pháp tính toán và công nghệ cải tạo, xử lý nền, Bài giảng Cao học.
9. Lê Trọng Thắng (2003), Phương pháp thí nghiệm đất đá nguyên khối, Bài giảng Cao học
10. Lê Trọng Thắng (1995), Nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu cực Hà nội và đánh giá khả năng sử dụng chúng trong xây dựng, Luận án Tiến sĩ Khoa học Địa lý - Địa chất.