Chương 2: Cọc khoan nhồi- giải pháp nền móng thích hợp cho xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội
3.3. Nghiên cứu một số phương pháp tính toán dự báo sức chịu tải của cọc
Hiện nay, việc 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 tại khu vực Hà Nội chủ yếu dựa vào kết quả nén tĩnh cọc có lắp đặt thiết bị xác định lực phân bố dọc thân cọc. Tuy nhiên vì lý do kinh tế (giá thành thiết bị đắt) nên mới chỉ có các công trình liên doanh với nước ngoài hoặc công trình quan trọng ở nước ta mới thực hiện thí nghiệm này.
Công nghệ xử lý mũi cọc khoan nhồi là có hiệu quả trong việc gia tăng khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi nên bước đầu đã được áp dụng trong một số công trình xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội. Để làm rõ hiệu quả của việc gia tăng sức chịu tải ở mũi cọc khoan nhồi sau khí áp dụng công nghệ này, khi cọc không được bố trí thiết bị đo lực dọc theo thân cọc, tác giả đã lựa chọn một số phương pháp dự báo sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo một số phương pháp sau:
a. Xác định sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi có thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc theo công thức Nhật Bản phần sức chịu tải cọc của TCXD 205-1998 [13].
b. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo phụ lục của “Tiêu chuẩn thiết kế địa kỹ thuật- Phần 2 : Khảo sát và thí nghiệm đất nền” [16] dựa vào kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc có gắn thiết bị đo biến dạng (lực) trong cọc, đã thiết lập được tương quan giữa số búa N (thí nghiệm SPT) và ma sát bên trong các loại đất như sau:
- Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên [fs] trong đất dính
Hình 3.5: Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên [fs] trong đất dính
Kiến nghị [fs] = 0,50N
- Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên [fs] trong đất cát, cát pha
Hình 3.6: Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên [fs] trong đất cát, cát pha Kiến nghị [fs] = 0,25N
- Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên trong cuội sỏi
Hình 3.7: Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên trong đất cuội sỏi Kiến nghị [fs] = 0,17N
- Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên trong cát pha, cát, cuội sỏi
Hình 3.8: Tương quan giữa N (SPT) với ma sát bên trong đất cát pha, cát, cuội sỏi
Kiến nghị [fs] = (0,19 ÷ 0,20)N
c. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi có sử dụng công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đỏy cọc theo tài liệu của các tác giả Gray Mullins,
M.ASCE; Danny Winters; và Steven Dapp [17]. Sức chịu tải đơn vị giới hạn ở mũi cọc khoan nhồi trong đất rời có thể gấp 20 lần sức kháng ma sát bên đơn vị giới hạn của cọc. Tuy nhiên sức chịu tải lớn nh− vậy hầu nh− không đ−ợc do cơ chế phức tạp liên quan với kỹ thuật thi công và tính chất cơ học của đất. Hai vấn đề đầu tiên do thi công liên quan đến cơ chế gây cản trở việc phát huy sức chịu tải ở mũi cọc khoan nhồi bao gồm:
- Đất nền bị xáo động dưới mũi cọc trong quá trình khoan - Còn tồn tại mùn khoan sau khi làm sạch đáy lỗ khoan
Hơn nữa, ngay cả với điều kiện thi công lý t−ởng thì ma sát bên giới hạn đ−ợc huy động chỉ trong phần nhỏ của chuyện vị để huy động toàn bộ sức chịu tải giới hạn ở mũi cọc. Sức kháng ma sát bên đ−ợc huy động hết khi chuyển vị của cọc trong khoảng 0,5 ữ 1% đường kính cọc khoan nhồi (D), trong khi đó để huy động toàn bộ sức chịu tải ở mũi cọc khoan nhồi đ−ợc huy động hết khu chuyển vị bằng 10% đến 15% đ−ờng kính cọc (Bruce 1986, Mullims etal 2000). Nh− vậy sức chịu tải ở mũi cọc cần chuyển vị lớn gấp 10 đến 30 lần so với chuyển vị của sức kháng ma sát bên
để huy động phần trăm như nhau của giá trị giới hạn của chúng. Kết quả là người kỹ sư thường không kể đến một cách đáng kể sức chịu tải ở mũi cọc, mà có đóng góp chung vào sức chịu tải của cọc khoan nhồi, thích hợp với giới hạn chuyển vị của công trình. Tỏc giả kiến nghị độ lỳn của cọc đạt 1% đường kớnh cọc khoan nhồi thỡ sẽ huy động hết ma sát bên của cọc.
d. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi có sử dụng công nghệ thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc theo tiêu chuẩn Nhật Bản của GS. Kenji Ishihara- Nêu trong tuyển tập hội thảo Địa kỹ thuật Việt Nam [14], sử dụng tương quan giữa ma sát bên [fs] của cọc và chỉ số xuyên tiêu chuẩn N (SPT).
Hình 3.9: Tương quan giữa ma sát bên [fs] của cọc và N (SPT) Kiến nghị [τs] = 2,5N (kPa)
e. Xác định sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi có thổi rửa và bơm phun vữa xi măng ở đáy cọc theo công thức (12) TCXD 195-1997 [14].