Tải bản đầy đủ

Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước nodular thi công theo phương pháp hypermega

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ TRỌNG THẠCH

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC BÊ TÔNG LY TÂM
ỨNG LỰC TRƯỚC NODULAR THI CÔNG THEO
PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 06/2018


Công trình này được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM


Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. LÊ BÁ VINH
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM, ngày
13 tháng 07 năm 2018
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. VÕ PHÁN
2. PGS.TS. LÊ BÁ VINH
3. TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC
4. TS. ĐỖ THANH HẢI
5. TS. PHẠM VĂN HÙNG
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ và Chủ nhiệm Bộ môn quản
lý chuyên ngành sau khi Luận văn Thạc sĩ đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. VÕ PHÁN

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Họ và tên học viên

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
: LÊ TRỌNG THẠCH
MSHV : 1670175

Ngày, tháng, năm sinh

: 22/12/1978

Nơi sinh : Phú Yên


Chuyên ngành
: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã ngành : 60 58 02 11
I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán
bằng giải tích:TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012;

-

Tính toán sức chịu tải cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán bằng giải tích do Japan
Pile Corporation đề xuất;

-

Thiết lập mô hình tính toán sức chịu tải cọc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn
thông qua phần mềm Plaxis 2D;

-

Trên cơ sở phương pháp mô phỏng và phương pháp giải tích so sánh với kết quả
thử nghiệm thử tải tĩnh cọc, đánh giá hệ số sức kháng mũi cọc cho đất nền dưới
mũi cọc tại Tp.HCM và các khu vực lân cận so với công thức đề xuất của Japan
Pile Corporation;

— Kết luận và kiến nghị.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 15/01/2018

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

: 17/06/2018

IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS. LÊ BÁ VINII

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý Thầy/ Cô ở Trường Đại học Bách khoa - Đại học
Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, đặt biệt quý Thầy/ Cô ở Bộ môn Địa cơ Nền móng đã truyền
đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trong thời gian qua;
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS. Nguyễn Minh Tâm đã giúp đỡ và chỉ dẫn
tận tình trong thời gian thực hiện Luận văn này. Thầy truyền đạt cho học viên phương
thức tiếp cận, định hướng và cách giả quyết vấn đề khoa học. Đây là hành trang quý giá
để học viên vận dụng thực hiện trong quá trình thực hiện Luận văn này; Bên cạnh đó, xin
cảm ơn đến Công ty cổ phần Phan Vũ đã giúp đỡ cho học viên có được những tài liệu
tham khảo quý giá về công nghệ sản xuất cũng như thi công nền móng liên quan đến nội
dung Luận văn;
Cuối cùng, xin cảm ơn đến Gia đình học viên, Cơ quan (QUATEST 3) và bạn bè đã tạo
điều kiện giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
Học viên

Lê Trọng Thạch


TÓM TẮT:
Công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper - MEGA đang được áp dụng ngày
càng nhiều ở Việt Nam, đặt biệt tại Tp. Hồ Chí Mình và các khu vực lân cận. Quy trình
thi công như sau: Tạo hố khoan đến cao độ mũi cọc, mở rộng hố khoan, tạo vữa chèn
hông cọc, tạo vữa chèn đáy cọc, sau đó đưa đoạn cọc Nodular vào đoạn đáy rồi tiếp theo
đoạn cọc PHC vào đoạn trên. Tiến hành tính toán sức chịu tải cọc đơn theo công thức
đề xuất của Japan Pipe Corporation, theo vật liệu cọc, thi công cọc thử, thử tải tĩnh dọc
trục cọc đơn và mô phỏng thử tải tĩnh dọc trục để xác định Hệ số sức kháng mũi cọc (a)
đối với từng loại đất dưới mũi cọc (đất sét hoặc đất cát);
Các công trình phục vụ cho tính toán như sau:
Một là Công trình “Cresent Mali 2” tại Đường Nguyễn Khắc Viện, Khu Nam Sài Gòn,
Phường Tân Phong, Quận 7, Tp.Hồ Chí Minh. Diện tích xây dựng là 6553 m 2, được
thiết kế 25 tầng thân và 01 tầng hầm. Móng công trình được thiết kế bằng cọc Nodular,
đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết cọc đơn 5500 kN. Tổ hợp cọc gồm 10 m cọc
Nodular D 800 - 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho đoạn trên. Đất nền tại mũi
cọc là cát bụi, giá trị N =25;
Hai là Công trình “Xây dựng Đường trượt số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và Đại
Nguyệt”, tại cảng VIETSOPETRO, đường 30/4, Tp. Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Móng công trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng
thiết kế 5000 kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D 800 - 600 cho đoạn cuối và 34
m cọc PHC cho đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là sét dẻo, giá trị N =25.3;
Ba là công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại số 2, Phan Đình
Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh. Quy mô công trình là tổ hợp thương mại dịch
vụ, cụm rạp chiếu phim, trung tâm văn hóa và khối văn phòng gồm 02 tầng hầm và 16
tầng thân. Diện tích đất 3643.9 m2, tổng diện tích sàn xây dựng là 26000 m2. Móng công
trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết kế 6050
kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D800 - 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho
đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là sét ít dẻo, giá trị N = 34.8.
Bốn là công trình “Chung cư M8 (The Peak)” tại Khu Nam Sài Gòn, Quận 7, Tp.Hồ Chí
Minh. Công trình này là một trong 04 chung cư kết nối với nhau thuộc dự án Phú Mỹ
Hưng Midtown trên tích đất 56331 m2, bao gồm: The Grande, The Symphony, The


Signature và The Peak. Công trình The Peak đang trong quá trình thiết kế. Móng công
trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết kế 5500
kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D 800 - 600 cho đoạn cuối và 37 m cọc PHC
cho đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là cát mịn, giá trị N = 22;
Sức chịu tải giới hạn cọc đơn được ước lượng theo vật liệu làm cọc, theo công thức đề
xuất của Japan Pipe Corporation và theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng bằng
phần mềm Plaxis 2D) lần lược là 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN đối với công trình
“Cresent Mali 2). lần lược là 19612 kN, 17248 kN và 18500 kN đối với công trình
“Đường trượt số 2” ,lần lượt là 20957 kN, 17166 kN và 16940 kN đối với công trình
“Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” và lần lược là 19579 kN, 17023 kN và
19250 kN đối với công trình “Chung cư M8”;
Từ kết quả phân tích sức chịu tải cọc theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng
bằng phần mềm Plaxis 2D), xác định Hệ số sức kháng mũi cọc (a) đối với đất sét là 254
& 214 (tương ứng 68% & 57% Hệ số sức kháng mũi cọc do Japan Pipe Corporation đề
xuất - Ọjp) và 401 & 504 (tương ứng 97% & 122% Ọjp) đối với đất cát.


ABSTRACT:
The pre-boring technology by Hyper - MEGA method is applying more and more in
Vietnam, specially in Ho Chi Minh City and the neighbourhood in Ho Chi Minh City.
Construction process as follow: Excavation to pile end level, enlarged excavation by
expanded blade, jetting shaft grout and mixing repeatelly, forming the grouted base,
install Nodular pile tip and next to PHC pile. Carry out calculation bearing capacity of
single pile according to fomula of Japan Pile Corporation, pile casting material, working
test pile, static axial compressive load test and using the finite element method to
simulate load test in Oder to determinate constant of end bearing capacity (a) correspond
with pile toe soil (clay or sand);
The projects serve the pile foundation calculation as follow:
The first, “Cresent Mall 2” project at Nguyen Khac Viet Street, Saigon South, Tan
Phong Ward, District 7, Ho Chi Minh City. Constructed on 6553 m2 area with 25 storeys
& 01 basement level. The foundation of buiding is designed by Nodular pile, diameter
of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN. Length of pile include 10 m of
Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile. The silty sand at pile toe have SPT value
of 25;
The second, “Skipway No.02 - Sao Vang and Dai Nguyet Development ” project at
Vietsopetro port, 30/4 Street, Vung Tau City. The foundation of buiding is designed by
Nodular pile, diameter of 800-600 mm, with dead-sustained load of 5000 kN. Length of
pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 34 m of PHC pile. The plasticity clay
at pile toe have SPT value of 25.3;
The third, “Ho Chi Minh City Cinema Centre” project at No.02 Phan Dinh Giot Sheet,
Tan Binh District, Ho Chi Minh City. The size of this building is also a complex of hade
services, cinemas, cultural center and office block with 2 basements and 16 storeys in a
total floor area of over 26000 m2. The foundation of buiding is designed by Nodular
pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 6050 kN. Length of pile include
12 m of Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile. The Clay at pile toe have SPT
value of 34.8;
The fourth, “M8 Apartment” project at Saigon South, District 7, Ho Chi Minh City, it is


one of four interconnected buildings of “Phu My Hung Midtown” project on 56331 m2
of land, consist of The Grande, The Symphony, The Signature and The Peak in which
The Peak is designing. The foundation of buiding is designed by Nodular pile, diameter
of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN. Length of pile include 12 m of
Nodular pile toe and next to 37 m of PHC pile. The Sand at pile toe have SPT value of
22.
Design compressive strength of shaft grout and base grout are 10 MPa and 20 MPa
respectively. The height of base grout at pile toe is about 3,2 m, include 2,0 m of height
above pile toe level and 1,2 m of height under pile toe level;
The bearing capacity of pile was estimated according to pile casting material, fomula of
Japan Pile Corporation and using the finite element method (simulation the problem
through plaxis software 2D) is equal to 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN respectively
for “Cresent Mall 2” project, 19612 kN, 17248 kN and 18500 kN respectively for
“Skipway No.02 - Sao Vang and Dai Nguyet Development” project and 20957 kN,
17166 kN và 16940 kN respectively for “Ho Chi Minh City Cinema Culture Centre”
project and 19579 kN, 17023 kN và 19250 kN respectively for “M8 Apartment” project;
From analysis results of bearing capacity by finite element method (simulation the
problem through plaxis software 2D), constant of end bearing capacity (a) was
determinated equal to 254 & 214 (corresponding to 68% & 57% Ọjp) for clay and 401
& 504 (corresponding to 97% & 122% djp) for sand.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
Thầy PGS.TS.Nguyễn Minh Tâm. Các kết quả đạt được trong trong Luận văn này là
đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác. Tôi xin chịu trách nhiệm về
kết quả quả thực hiện của mình.
Tp. HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018
Học viên

Lê Trọng Thạch


DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1
Hình 1.1.

Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theophương pháp HyperMEGA .........................................................................................................4

Hình 1.2.

Cọc BTLT ƯLT Nodular ...........................................................................5

Hình 1.3.

Cọc BTLT ƯLT thông thường (PHC) .......................................................5

Hình 1.4.

Trình tự thi công cọc theo phương phápHyper-MEGA.............................5

Hình 1.5.

Sơ đồ khoan, bơm vữa ...............................................................................7

Hình 1.6.

Lấy mẫu vữa xi măng ................................................................................8

Hình 1.7.

Hàn nối cọc ................................................................................................8

Hình 1.8.

Hạ cọc vào hố khoan ..................................................................................9

Hình 1.9.

Thiết bị thi công chính ...............................................................................9

Hình 1.10. Máy khoan...............................................................................................10
Hình 1.11. Lưỡi khoan ruột gà ..................................................................................10
Hình 1.12. Hệ thồng bơm và trộn vữa xi măng.........................................................11
Hình 1.13. Biểu đồ phân chia tỷ lệ sử dụng cọc

bê tông cốtthép đúc sẵn theo

phương pháp thi công ................................................................................14
Hình 1.14. Phạm vi ứng dụng của phương pháp Hyper-MEGA .................................14
CHƯƠNG 2
Hình 2.1 .Mô hình sức kháng mũi cọc ........................................................................19
Hình 2.2. Biểu đồ quan hệ giữa dp và G) đối với đất rời ............................................21
Hình 2.3. Biểu đồ quan hệ giữa dp và G) đối với đất dính ..........................................21
Hình 2.4. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fss/ G) và giá trị N đối với đất rời....................22
Hình 2.5. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fsc/ G) và giá trị N đối với đất dính ..................23
Hình 2.6. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fss/ro và giá trị N ..............................................24
Hình 2.7. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fsc/ro và giá trị qu .............................................25
Hình 2.8. Mô hình Hardening Soil ............................................................................. 27
Hình 2.9. Mô hình Hardening Soil hong hệ trục không gian ......................................27
Hình 2.10. Đàn hồi .....................................................................................................27
Hình 2.11. Tăng bền cắt .............................................................................................. 27


Hình 2.12. Tăng bền theo thể tích và cắt .................................................................... 28
Hình 2.13. Tăng bền theo thể tích .............................................................................. 28
Hình 2.14. Ảnh hưởng loại xi măng đến cường độ nén nở hông ................................ 29
Hình 2.15. Quan hệ giữa cường độ nén nở hông (qu) ở 28 ngày tuổi theo hàm lượng
xi măng ......................................................................................................30
Hình 2.16. Quan hệ giữa cường độ nén nở hông theo loại đất và hàm lượng xi măng
.............................................................................................................. 30
CHƯƠNG 3
Hình 3.1. Tổng quan công trình Crescent Mall 2 ........................................................ 32
Hình 3.2. Vị trí hố khoan và cọc thử ...........................................................................32
Hình 3.3. Hình trụ hố khoan ........................................................................................ 35
Hình 3.4. Mặt cắt địa chất công trình ..........................................................................36
Hình 3.5. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc .....................................................................37
Hình 3.6. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 thử tải tĩnh. 41
Hình 3.7. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp tải
250% ........................................................................................... 47
Hình 3.8. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp
tải phá hủy ................................................................................................ 48
Hình 3.9. ứng suất pháp tại mũi cọc TP2 ....................................................................49
Hình 3.10. ứng suất tiếp tại mũi cọc TP2 ....................................................................50
Hình 3.11. Vị trí hố khoan và cọc thử Test Pile .......................................................... 51
Hình 3.12. Hình trụ hố khoan HK06 ...........................................................................55
Hình 3.13. Mặt cắt địa chất công trình “Xây dựng Đường trượt số 2” ....................... 56
Hình 3.14. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc Test Pile .................................................... 57
Hình 3.15. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile thử tải tĩnh
dọc trục ..................................................................................... 60
Hình 3.16. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile
mô phỏng cấp tải 250% ............................................................................ 64
Hình 3.17. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile mô
phỏng cấp tải phá hủy ................................................................................ 65
Hình 3.18. ứng suất pháp tại mũi cọc Test Pile ........................................................... 66


Hình 3.19. ứng suất tiếp tại mũi cọc Test Pile............................................................. 67
Hình 3.20. Tổng quan công trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh.. 68
Hình 3.21. Vị trí hố khoan và cọc thử TP1.................................................................. 68
Hình 3.22. Hình trụ hố khoan HK1 ............................................................................ 70
Hình 3.23. Mặt cắt địa chất công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí
Minh” ........................................................................................................ 71
Hình 3.24. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh
Tp.Hồ Chí Minh”...................................................................................... 72
Hình 3.25. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 .................... 75
Hình 3.26. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng
cấp tải 200% ............................................................................................. 79
Hình 3.27. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng
cấp tải phá hủy .......................................................................................... 80
Hình 3.28. ứng suất pháp tại mũi cọc TP1 .................................................................. 81
Hình 3.29. ứng suất tiếp tại mũi cọc TP1 .................................................................... 81
Hình 3.30. Tổng quan công trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh.. 83
Hình 3.21. Vị trí hố khoan và cọc thử WTP9 .............................................................. 83
Hình 3.22. Hình trụ hố khoan BH4 ............................................................................. 85
Hình 3.33. Mặt cắt địa chất công trình “Chung cu M8”.............................................. 86
Hình 3.34. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc công trình “Chung cu M8”........................ 87
Hình 3.35. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải họng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 ................. 91
Hình 3.36. Biểu đồ quan hệ giữa Tải họng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng
cấp tải 200% ............................................................................................. 95
Hình 3.37. Biểu đồ quan hệ giữa Tải họng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng
cấp tải phá hủy .......................................................................................... 96
Hình 3.38. ứng suất pháp tại mũi cọc WTP9............................................................... 97
Hình 3.39. ứng suất tiếp tại mũi cọc WTP9 ................................................................ 97


DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1
Bảng 1.1. Cấp phối vữa .................................................................................................7
CHƯƠNG 2
Bảng 2.1. Sức kháng mũi đơn vị (qp) ........................................................................ 20
Bảng 2.2. Hệ số sức kháng ma sát ............................................................................... 25
Bảng 2.3. Yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ xi măng đất ........................ 29
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1. Thông tin tổ hợp cọc TP2.......................................................................... 36
Bảng 3.2. Thông số vật liệu cọc TP2......................................................................... 38
Bảng 3.3. Xác định hệ số nền (K) cọc TP2 .................................................................38
Bảng 3.4. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP2...................................................... 38
Bảng 3.5. Thông tin chung cọc TP2 ............................................................................39
Bảng 3.6. Sức chịu tải mũi cọc TP2 ............................................................................40
Bảng 3.7. Tính sức kháng ma sát hông cọc TP2 ......................................................... 40
Bảng 3.8. Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil ...................................41
Bảng 3.9. Cấp gia tải và thời gian giữ tải ....................................................................43
Bảng 3.10. Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis ..................................................... 44
Bảng 3.11. Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh
dọc trục cấp tải 250% ................................................................................ 47
Bảng 3.12. Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh
dọc trục cấp tải phá hủy .............................................................................48
Bảng 3.13. Hệ số sức kháng mũi cọc TP2 ...................................................................50
Bảng 3.14. Thông tin tổ hợp cọc Test Pile ..................................................................56
Bảng 3.15. Xác định hệ số nền (K) cọc Test Pile ........................................................ 58
Bảng 3.16. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc Test Pile ............................................58
Bảng 3.17. Thông tin chung cọc Test Pile...................................................................59
Bảng 3.18. Sức chịu tải mũi cọc Test Pile ...................................................................59


Bảng 3.19. Tính sức kháng ma sát hông cọc Test Pile ................................................ 60
Bảng 3.20. Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil .................................61
Bảng 3.21. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis ................62
Bảng 3.22. Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis .....................................................63
Bảng 3.23.Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc Test Pile cấp tải 250% 64
Bảng 3.24. Chuyển vị đầu cọc Test Pile theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá
hủy ............................................................................................................ 65
Bảng 3.25. Hệ số sức kháng mũi cọc Test Pile ...........................................................67
Bảng 3.26. Thông tin tổ hợp cọc TP1......................................................................... 71
Bảng 3.27. Xác định hệ số nền (K) cọc TP1 ...............................................................73
Bảng 3.28. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP1....................................................73
Bảng 3.29. Thông tin chung cọc TP1 ..........................................................................74
Bảng 3.30. Sức chịu tải mũi cọc TP1 ..........................................................................74
Bảng 3.31. Tính sức kháng ma sát hông cọc TP1 .......................................................75
Bảng 3.32. Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil ................................ 76
Bảng 3.33. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis ............... 77
Bảng 3.34. Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis .....................................................78
Bảng 3.35. Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% .........79
Bảng 3.36. Chuyển vị đầu cọc TP1 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy ..80
Bảng 3.37. Hệ số sức kháng mũi cọc TP1 ...................................................................82
Bảng 3.38. Thông tin tổ hợp cọc WTP9 ......................................................................86
Bảng 3.39. Xác định hệ số nền (K) cọc WTP9 ...........................................................88
Bảng 3.40. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc WTP9 ................................................88
Bảng 3.41. Thông tin chung cọc WTP9 ......................................................................89
Bảng 3.42. Sức chịu tải mũi cọc WTP9 ......................................................................90
Bảng 3.43. Tính sức kháng ma sát hông cọc WTP9....................................................90
Bảng 3.44. Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil .................................91
Bảng 3.45. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis ................93
Bảng 3.46. Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis .....................................................94
Bảng 3.47. Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% .........95
Bảng 3.48.Chuyển vị đầu cọc WTP9 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy.. 96


Bảng 3.49. Hệ số sức kháng mũi cọc WTP9 ...............................................................97

MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
PHC : Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
NPH : Cọc bê tông ly tâm Nodular
FEM : Phương pháp phần tử hữu hạn
Ọjp

: Hệ số sức kháng mũi cọc theo công thức đề xuất của Japan Pile Corporation

a

: Hệ số sức kháng mũi cọc

SPT : Thử nghiệm xuyên tiêu chuẩn
N : Giá trị SPT
BTLT ƯLT : Bê tông ly tâm ứng lực trước
W/C : Tỉ lệ nước/ xi măng
s : Chuyển vị
p : Tải trọng
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
JIS : Japanese Industrial Standard
qu : Cường độ nén nở hông
SCT : Sức chịu tải
(p : Hệ số uốn dọc
Ầ. : Độ mảnh
Ru,vi :

Cường độ nén dọc trục giới hạn của cọc

Ra,vi :

Cường độ nén dọc trục tính toán của cọc

Ao : Diện tích mặt cắt ngang cọc
Oce :

ứng suất hữu hiệu của cọc bê tông

Ope :

ứng suất hữu hiệu trong thép chủ

Ocu :

Cường độ chịu nén thiết kế của bê tông

Ctcu :

Hệ số an toàn của bê tông cọc PHC, NPH

Ctce :

Hệ Số an toàn của thép ứng lực trước

Opi :

ứng suất căn ban đầu của thép chủ

Opy :

ứng suất chảy dẻo của thép

Opu :

ứng suất kéo đức của thép


n’ : Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất
Ep : Mô mô đim đàn hồi của thép
Ecp : Mô đun đàn hồi của bê tông tại thời điểm truyền ứng suất k : Hệ số chùng ứng
suất
Ap : Tổng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép chủ
Ac

: Diện tích mặt cắt ngang của bê tông

Ao

: Diện tích mặt cắt ngang của cọc

ơcpt :ứng

suất nén ban đầu của bê tông

AơpV :Tổn hao ứng suất do từ biến và co ngót
Aơr :Tổn thất ứng suất do chùng ứng suất
11

: Chiều dài cọc trong đất tính đổi

10

: Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao đến cao độ nền

r

: Bán kính quán tính tiết diện

OE

: Hệ số biến dạng

bp

: Chiều rộng quy uớc của cọc, tính bằng m

yc

: Hệ số điều kiện làm việc

Eb

: Mô đun đàn hồi vật liệu làm cọc

I

: Mômen quán tính của tiết diện ngang cọc

K

: Hệ số nền

11

: Chiều dày lớp đất bao quanh thân cọc thứ i

Ki

: Hệ số nền lớp đất thứ i

e

: Hệ số rỗng

II

: Chỉ số dẻo

Ru : Sức chịu tải giới hạn
qp : Sức kháng mũi đơn vị cục hạn
u : Chu vi thân cọc
Li : Chiều dày lớp đất thứ “i”
fi : Ma sát đơn vị lớp đất thứ “i”
Pp : Sức kháng mũi cọc
qp : Sức kháng mũi đơn vị


Ppp : Sức kháng đáy nền
Ppf :

Ma sát hông của nền

ap

: Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc tại

đáy nền

ơf

: Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc do

ma sát hông của nền tại mũi cọc

Cữ

: Hệ số mở rộng đáy cọc

De

: Đường kính mở rộng đáy cọc

Do

: Đường kính cọc tại vị trí đốt cọc

fs

: Ma sát hông đơn vị

Pfs :

Sức kháng ma sát hông đối với đất rời

Ls : Tổng chiều dài cọc là việc trong đất rời
D : Đường kính cọc
co : Hệ số mở rộng đường kính
Ns : Giá trị NSPT trung bình của đất rời
fss

: Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất rời

fsc

: Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất dính

Ra : Sức chịu tải cho phép
PTHH : Phần tử hữu hạn
MNN : Mực nước ngầm
Ỵunsat :
Ỵsat :

Dung trọng của đất trên mực nước ngầm

Dung trọng của đất dưới mực nước ngầm
___ r

m : Hệ sô mũ
Esoref : Mô đun biến dạng cát tuyến tham chiếu
Eoedref: Mô

đun biến dạng tiếp tuyến tham chiếu trong thí nghiệm nén cố kết Eurref : Mô

đun biến dạng trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại tham chiếu Vur : Hệ số poisson trong
điều kiện dỡ tải và gia tải lại:
Pref : ứng suất tham chiếu


Rf : Hệ số phá hoại
KNC : Hệ số áp lực ngang cho đất cố kết thường

c

: Lực dính

(p

: Góc ma sát

Y

: Góc giãn nở

Rinter

: Hệ số tương tác giữa cọc và đất

kx

: Hệ số thấm theo phương ngang

ky : Hệ số thấm theo phương đứng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................................ 2
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ....................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................................... 2
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................................... 3
6. Hạn chế của đề tài .................................................................................................. 3
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. Công nghệ ............................................................................................................ 4
1.1.1. Giới thiệu chung: .............................................................................................. 4
1.1.2. Phương pháp thi công: ...................................................................................... 5
1.1.3. Thiết bị thi công: ............................................................................................... 9
1.2. Phân tích ưu điểm và nhược điểm cọc Hyper-MEGA so với cọc khoan nhồi... 11
1.2.1. Ưu điểm: ......................................................................................................... 11
1.2.2. Khuyết điểm:................................................................................................... 11
1.3. Tình hình sử dụng cọc Hyper-MEGA cho nhà cao tầng ................................... 12
1.3.1. Trong nước: .................................................................................................... 12
1.3.2. Nước ngoài: .................................................................................................... 14
Nhận xét và kết luận: .................................................................................................. 14
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC
NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA............ 15
2. Cơ sở lý thuyết xác định SCT dọc trục: ............................................................... 15
2.1. Tính toán SCT dọc trục cọc đơn theo vật liệu (TCVN 10304:2014,
TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012): ....................................................... 15
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán SCT do Japan Pile Corporation đề xuất: ................... 18
2.2.1. Sức kháng mũi cọc (Pp): ................................................................................ 18
2.2.2. Sức kháng ma sát hông cọc (Pf):

23
2.3. Cơ sở lý thuyết mô phỏng tính toán SCT


bằng phương pháp phần từ hữu hạn
(PTHH): ........................................................................................................... 26
2.3.1. Sơ lược về lịch sử phát triển: .......................................................................... 26
2.3.2. Mô hình tính toán phương pháp phần tử hữu hạn: ......................................... 26
2.4. Ảnh hưởng của xi măng đất đến sức chịu tải cọc: ............................................. 29
Nhận xét và kết luận: .................................................................................................. 31
Chương 3. PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC NODULAR THI CÔNG
THEO PHƯONG PHÁP HYPER-MEGA ...................................................... 32
3.1. Dự án Crescent Mall 2:...................................................................................... 32
3.2. Công trình Xây dựng Đường trượt số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và
Đại Nguyệt ...................................................................................................... 50
3.3. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại số 2 Phan Đình
Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh .......................................................... 67
3.4. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại số 2 Phan Đình
Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh ........................................................... 82
Nhận xét và kết luận: ...................................................................................................89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 99


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
-

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa của Việt Nam chúng ta ngày càng
mạnh, đặt biệt ở các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Đà
Nắng, Thủ đô Hà Nội... Hiện nay công nghệ thi công cọc cho nhà cao tầng, các công
trình cầu, chịu tải trọng lớn ngày càng phát triền, đổi mới không ngừng, một trọng
những công nghệ ấy được kể đến là công nghệ thi công cọc Nodular theo phương
pháp Hyper-MEGA;

-

Công nghệ này được đã được Japan Pile Corporation triển khai thi công rộng rãi tại
Nhật Bản, nó có những ưu điểm như:
+ Cọc Nodula được sản xuất tại nhà máy nên chất lượng cọc được kiểm soát chặc
chẽ;
+ Cọc ngàm sâu vào trong đất tốt, theo yêu cầu thiết kế;
+ Phương pháp này có lớp xi măng đất chèn giữa cọc và đất nền nên tăng ma sát
thành, đặt biệt do cấu tạo hình học, cọc ly tâm Nodular có những mấu đốt nằm
dọc thân cọc nên vùng mở rộng đáy có ma sát thành tăng lên đáng kể;
+ Thi công được thuận lợi trong điều kiện xây chen trong đô thị, giảm tiếng ồn và
rung động so với phương pháp đóng cọc;
+ Kết hợp được giữa cọc ly tâm và cọc Nodular trong một tim cọc nên sự lựa chọn
phương án thiết kế cũng được linh động hơn.

-

Hiện tại công nghệ này được Công ty cổ phần Đầu tư Phan Vũ cùng với Japan Pile
Corporation đang được sản xuất và triển khai thi công tại Việt Nam. Mặc dù chúng
ta rất ít nghiền cứu về công nghệ này, thậm chí chưa có tiêu chuẩn tính toán thiết kế
và thi công cho loại cọc này;

-

Vì vậy đề tài “Phân tích sức chịu tải (SCT) cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular
thỉ công theo phương pháp Hyper-MEGA ’’ thực hiện nhằm nghiên cứu gớp phần
làm sáng tỏ thêm công nghệ thi công, cũng như lý thuyết tính toán phù hợp điều
kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích đề tài được tập trung vào các vấn đề sau:

Trang 1


-

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ thi công cọc Hyper-MEGA;

-

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết tính toán SCT cọc từ các nghiên cứu các tác giả tại Nhật
Bản. Từ đó nêu ra một số lưu ý trong các công thức tính toán trong cơ sở lý thuyết
ấy, đặt biệt các cách sử dụng các hệ số trong công thức tính toán cho phù hợp với
điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận của nước ta;

-

Đưa ra những kiến nghị cần thiết cho công tác thi công cọc theo công nghệ này.

3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Đề tài này được thực hiện được sử dụng dựa trên các phương pháp sau:
-

Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu các vần đề liên quan đến công nghệ thi công cọc theo
công nghệ Hyper-MEGA, phương pháp tính toán SCT cọc theo phương pháp này
của các tác giả đã được chứng nhận tại Nhật Bản và tiêu chuẩn cầu đường Nhật
Bản;

-

Thực nghiệm: Tiến hành phân tích, đánh giá và so sánh các kết quả tính toán SCT
theo cơ sở lý thuyết với kết quả thử nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục cọc tại hiện
trường tại các công trình khác nhau tại Tp Hồ Chí Minh và các khu lân cận;

-

Mô phỏng: Mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phần mềm Plaxis 2D theo kết quả
nén tĩnh để khảo sát và đánh giá lại kết quả tính toán theo lý thuyết, từ đó đề xuất
đưa ra các hệ số thực nghiệm trong công thức tính toán cho phù hợp với điều kiện
đất nền tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu lân cận.

4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài này mong muốn đưa ra hương nghiên cứu thực nghiệm và áp dụng rộng rãi
công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA một cách phù hợp nhất
cho điều kiện địa chất và đưa ra các hệ số thực nghiệm phù hợp cho từng loại đất
nền cho từng khu vực tại Việt Nam chúng ta.
5. Ỷ nghĩa thực tiễn của đề tài
Với những thông tin được nghiên cứu trong đề tài này, hy vọng sẽ góp thêm một
sự lựa chọn phường án tính toán SCT cọc cho công nghệ thi công mới một cách
hiệu quả hơn dựa trên các công thức tính toán đã đề xuất và cách ước lượng SCT
cọc thông qua phần mềm Plaxis 2D.

Trang 2


6. Hạn chế của đề tài
-

Do công nghệ này còn tương đối mới tại Việt Nam nên số lượng công trình thực tế
nghiên cứu có giới hạn, chưa đủ nhiều để có thể đưa ra các kết luận có tính áp
dụng ở phạm vi rộng rãi. Hiện tại chỉ áp dụng tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu vực
lân cận;

-

Chỉ xét cọc chịu tải trọng đứng, chưa xem xét trường hợp cọc chịu tải trọng
ngang;

-

Đề tài chỉ nghiên cứu cọc đơn, chưa xét đến hiệu ứng nhóm cọc.

Trang 3


Chương 1. TỐNG QUAN
1.1. Công nghệ
1.1.1,

Giới thiệu chung:

Tại Nhật Bản, hầu hết móng cọc đều sử dụng cọc bê tông đúc sẵn được thỉ công
theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn gồm 2 đoạn, phần mũi
là cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (BTLT ƯLT) Nodular & phần thân là cọc BTLT
ƯLT thông thường, được hạ vào các lỗ khoan được thi công sẵn trước đó và được
chèn bằng vữa xỉ măng cho phần thân & vữa tăng cứng cho đáy cọc (Phương pháp
Hyper-MEGA). Phương pháp tạo lỗ trước với đay được mở rộng, trong đỗ phần
xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình khoan, được sử dụng
phổ biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu tải theo phương đứng
mà phương pháp này mang lại. Dường kính phần vữa đáy được mở rộng cố thể lên
đến 2 lần, tăng sức chịu tải mũi lên gấp 2 lần và khả năng ma sát thành cọc cao hơn
cọc khoan nhồi có cùng đường kính.

Hyper-MEGA
Đirímg ki nil kBiLLsri thường

Ekrớng kính má mùi :Dc

Hình 1.1. Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp
Hyper-MEGA

Trang 4


Hình 1.2. Cọc BTLT ƯLT Nodular

Hình 1.3. Cọc BTLT ƯLT thông thường (PHC)
1.1.2. Phương pháp thi công:
Quỵ trình thi công tỏng quảt được trình bày như Hình 1.4 như sau:

Hình 1.4. Trình tự thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA

Trang 5


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×