Tải bản đầy đủ

Phân tích và đánh giá hiệu quả của việc phụt vữa thân cọc barrette từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cho đất khu vực quận 2, Tp. HCM


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1: GS.TSKH NGUYỄN VÃN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

Luận vãn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày 13 tháng 7 năm 2018.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận vãn thạc sĩ gồm:
:
PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN

1. Chủ tịch hội đồng
:

2. Thư ký hội đồng


PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

:

3. Uỷ viên phản biện 1

GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

:

4. Uỷ viên phản biện 2

TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

:

5. Uỷ viên hội đồng

PGS.TS TÔ VĂN LẬN

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHI NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: LÊ NGỌC DIỆP

MSHV: 1670115

Ngày, tháng, năm sinh: 28/11/1992

Nơi sinh: Bình Định



Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã ngành: 60 58 02 11

I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích và đánh giá hiệu quả của việc phụt vữa thân cọc barrette từ
kết quả thí nghiệm nén tĩnh cho đất khu vực Quận 2, Tp. Hồ Chí Minh.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Tính toán sức kháng thành của cọc barrette dựa trên lý thuyết tính toán bằng phương pháp
giải tích theo TCVN 10304:2014.
2. Thiết lập mô hình tính toán cho cọc barrette phụt vữa thành cọc sử dụng phương pháp phần
tử hữu hạn thông qua phần mem Plaxis 3D.
3. Trên cơ sở phương pháp mô phỏng và phương pháp giải tích so sánh với kết quả thí nghiệm
thử tĩnh đánh giá sự gia tăng của sức kháng đơn vị xung quanh cọc.
4. Kết luận và kiến nghị.
III.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/01/2018

IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2018

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 7 năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. ĐỖ THANH HẢI

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM,
Khoa Kỹ Thuật Xây dựng đã truyền dạy những kiến thức quý giá cho tôi, đó cũng là những kiến
thức không thể thiếu hên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi sau này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Đỗ Thanh Hải. Với sự tận tuy và nhiệt tình,
Thầy đã giúp tôi phát hiển các ý tưởng, tìm kiếm tài liệu cũng như định hướng nghiên cứu. Tôi cũng
không quên gửi lời cảm ơn đến các tác giả trong tài liệu tham khảo mà tôi dùng để hoàn thành luận
văn này.
Cuối cùng, tôi xin trân họng cảm ơn gia đình, bạn bè và các tập thể, các cá nhân đã ủng hộ, động
viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những
kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2018

Lê Ngọc Diệp


3

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC PHỤT VỮA THÂN CỌC
BARRETTE TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CHO ĐẤT KHU VỰC
QUẬN 2, TP. HCM.
TÓM TẮT:
Nghiên cứu khả năng nâng cao sức chịu tải cọc barrette bằng phương pháp phụt vữa thân trên
cơ sở thí nghiệm nén tĩnh.
Đề tài sử dụng 2 cọc barrette TP2 (không phụt vữa thân) và TP3 (có phụt vữa thân) có
kích thước (0,8m X 2,8m) dài 62,2m thuộc Công trình Khu Cao Ốc Thương Mại - Văn Phòng Dịch Vụ Khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm toạ lạc tại Quận 2, TP.HCM. Hồ sơ khảo sát địa chất được
cung cấp bởi đơn vị khảo sát Công ty cổ phần tư vấn khảo sát kiểm định xây dựng Trường Sơn.
Dựa vào số liệu bảng tổng họp ma sát từ thí nghiệm nén tĩnh của cọc TP3, tại vị trí SG7-SG8
và SG8-SG10 cho thấy lực ma sát đơn vị giữa lớp có phụt vữa tăng lên 12% trong đất sét và tăng
lên 20% trong đất cát so với đoạn không phụt vữa thân.
Tính toán lực ma sát đơn vị trên thân cọc trong nền đất có nhiều lớp bằng phương pháp giải
tích (theo TCVN 10304:2014 và công thức thực nghiệm) và so sánh vói kết quả thí nghiệm nén tĩnh,
kết luận đánh giá đối với cọc không phụt vữa thân cọc thì sử dụng công thức thực nghiệm mà cụ thể
là công thức của công ty Bachy Soletanche Việt Nam đề xuất sẽ cho kết quả gần giống với thực tế
thí nghiệm nhất.
Từ kết quả của thí nghiệm nén tĩnh, dùng phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis
3D) phân tích ngược đối vói cọc TP2 để tìm ra thông đất tin cậy nhất (cho kết quả ra giống với thí
nghiệm nén tĩnh nhất). Từ đó sử dụng bộ thông số đất này để mô phỏng cho cọc TP3. Kết quả nghiên
cứu cho thấy đối với cọc phụt vữa thân thì khi tính toán thiết kế mô phỏng bằng phần tử hữu hạn đề
xuất tại lớp đất có vữa phụt nên tăng chỉ sổ Rinter lên 1.5 lần thì sẽ cho kết quả sẽ giống với thực
tế cọc làm việc ngoài hiện trường và trên đoạn 9m phụt vữa ờ độ sâu 50-59m thì sức chịu tải của
cọc có phụt vữa thành tăng lên 27.5 % so vói cọc không phụt vữa.


4
ANALYSIS AND EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF SHAFTGROUTED BARRETTE FROM THE SOIL COMPRESSION TEST DATA OF
DISTRICT 2, HO CHI MINH CITY
ABSTRACT
The research of the ability to improve bearing capacity of barrette piles by shaft- grouted
barrette piles method on the basis of static compression test for pile.
Topic uses two barrette - type test piles, TP2 ( no shaft-grouted) and TP3 (shaft- grouted)
of size (0.8m X 2.8m), length is 62.2 m that belong to Trade Building - Office - Thu Thiem New
Urban Area is located in District 2, Ho Chi Minh City. The geological survey file is provided by
the surveyor of Truong Son Construction Inspection and Consultancy Joint Stock Company.
Based on the friction table data of the static compression tets for TP3 pile, located at SG7SG8 and SG8-SG10 show that the friction of pile with shaft-grouted increases to 12% in the clay
and increases 20% in sandy soils compared with no shaft-grouted.
Calculates the unit skin friction on the piles in multi-layer soil by analytical methods
(according to TCVN 10304: 2014 and experimental formulas) and compares with the results of static
compression test for barrette piles, conclusions for pile without shaft- grouted based on the
experimental formulas of Bachy Soletanche Viet Nam will give the results that are most similar to
the experimental test.
From the results of the static compression test for piles, using the finite element method (Plaxis
3D software), back analysis for TP2 piles to find the most reliable soil information (resulting in the
same static copression test for pile). Then use this soil parameter to simulate the TP3 pile. The results
show that for shaft-grouted friction barrette piles, when calculating the finite element simulation
design in the soil layer with grout should increase the Rinter index of 1.5 times, the result will be
similar to real Pile work on the field and the length is 9m of shaft-grouted barrette pile at a
depth of 50-59m, the bearing capacity of pile has increased to 27.5% mortar compared to nongrout piles.


V

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưói sự hướng dẫn của Thầy
TS.Đỗ Thanh Hải.
Các so sánh, đánh giá, kết quả ừong Luận vãn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các
nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu ừách nhiệm về công việc thực hiện của mình.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2018

Lê Ngọc Diệp


vi

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VÀN THẠC SĨ ............................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................................................................iii
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... V
MỤC LỤC.................................................................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ..............................................................................................viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU .............................................................................................. xi
MỞ ĐẦU..................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ............................................................................................. 4
3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................................... 4
4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................................ 4
5. Cấu trúc đề tài ....................................................................................................................... 5
6. Phạm vi của đề tài luận văn .................................................................................................. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN CỌC VÀ HIỆU
QUẢ CỦA SỰ GIA TĂNG MA SÁT THÀNH................................................................ : ........ 6
1.1. Giới thiệu ........................................................................................................................... 6
1.2. Tổng quan về công nghệ phụt vữa thân cọc....................................................................... 6
1.3. Hiệu quả của phương pháp phụt vữa thân cọc nhằm tăng ma sát thành ......................... 13
1.4. Một số công trình tiêu biểu tại việt Nam ứng dụng thành công công nghệ phụt vữa
thân cọc ............................................................................................................................... 14
1.5. Kết luận chương ............................................................................................................... 19
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN .................................................................... 20
2.1. Giói thiệu ......................................................................................................................... 20
2.2. Thí nghiệm nén tĩnh ......................................................................................................... 20
2.3. Tính toán sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn 10304:2014 ........................................... 25
2.4. Tính toán sức chịu tải cọc có phụt vữa theo công thức thực nghiệm ............................. 28
2.5. Kết luận chương .............................................................................................................. 32
CHƯƠNG 3. ÚNG DỤNG TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ĐOẠN CỌC
BARRETTE PHỤT VỮA TỪ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ ................ .. ............................

..33


3.1. Giới thiệu ......................................................................................................................... 33
3.2. Tổng quan công trình ....................................................................................................... 33
3.3. Mặt bằng bố trí cọc thử và bố trí công trường ................................................................. 34
3.4. Chi tiết cọc thử và thiết bị đo biến dạng Strain gauges ................................................... 36
3.5. Mặt cắt địa chất và thông tin các lớp đất ......................................................................... 38
3.6. Tính toán lực ma sát đon vị thân cọc TP2 và TP3 ........................................................... 39
3.7. Mô phỏng tính toán cọc TP2 và cọc TP3 bằng phương pháp phần tử hữu hạn
(Plaxis 3D) ........................................................ ... .......................................................

45

3.8. Mô phỏng đánh giá hiệu quả sức chịu tải của cọc phụt vữa và không phụt vữa. ...62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................................... 64
1. Kết luận .............................................................................................................................. 64
2. Kiến nghị ............................................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 66
PHỤ LỤC 1 ............................................................................................................................... 67
PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................................... 68
PHỤ LỤC 3 ............................................................................................................................... 69
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ....................................................................................................... 70


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Mặt cắt ngang thể hiện sự tiếp xúc cọc, vữa sau khi phụt và đất nền ..............................8
Hình 1. 2 Nguyên lý hoạt động của quy trình phụt vữa ...................................................................9
Hình 1. 3 Gia công ống thép, phục vụ phụt vữa ở độ sâu yêu cầu .................................................10
Hình 1. 4 Vị trí lắp đặt ống và điểm phụt vữa ................................................................................11
Hình 1. 5 Chi tiết nút bảo vệ điểm phụt vữa và thử công tác phá nước .........................................11
Hình 1. 6 Phụt rửa ống phụt vữa bằng nước có áp .........................................................................12
Hình 1. 7 Thiết bị ttộn vữa .............................................................................................................12
Hình 1. 8 Tổng quan dự án Sunrise City lô V ................................................................................14
Hình 1. 9 Mặt bằng bố trí cọc Barrette ...........................................................................................15
Hình 1. 10 Tổng quan dự án Vincom B .........................................................................................16
Hình 1.11 Mặt bằng bố trí cọc Barrette ..........................................................................................17
Hình 1.12 Tổng quan dự án Golden Square ...................................................................................18
Hình 1. 13 Mặt bằng bố trí cọc.......................................................................................................18

Hình 2. 1 Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đối họng làm phản lực ......................21
Hình 2. 2 Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đối họng kết hợp cọc neo làm phản lực
........................................................................................................................................................21
Hình 2. 3 Biểu đồ quan hệ tải họng - chuyển vị .............................................................................22
Hình 2. 4 Biểu đồ quan hệ chuyển vị - thời gian ............................................................................23
Hình 2. 5 Biểu đồ quan hệ tải họng - thời gian - chuyển vị ...........................................................23
Hình 2. 6 Biểu đồ xác định hệ số a.................................................................................................26
Hình 2. 7 Huy động sức chịu tải dọc thân cọc shaft grouting đối với nền đất tại Hồng
Kong theo (L.M.Zhang and L.F.Chu, 2009) ..................................................................................29
Hình 2. 8 Lực ma sát đơn vị thông qua giá trị SPT trong đất sét và đất cát ..................................31

Hình 3. 1 Vị trí xây dựng công trình tại Khu đô thị mói Thủ Thiêm ............................................33


Hình 3. 2 Phối cảnh công ttình Khu cao ốc Thương mại - Văn phòng - Dịch vụ Khu đô thị mói
Thủ Thiêm ......................................................................................................................................34
Hình 3. 3 Mặt bằng vị trí cọc thử TP2 và TP3 ...............................................................................35
Hình 3. 4 Mặt bằng bố trí công trường Khu cao ốc .......................................................................35
Hình 3. 5 Chi tiết lớp vữa phụt cọc TP3.........................................................................................36
Hình 3. 6 Chi tiết mặt cắt ngang cọc TP3 ......................................................................................37
Hình 3. 7 Mặt cắt địa chất section 5 tuyến BH5 - BH6 - BH7 - BH8 ............................................38
Hình 3. 8 Vị trí cao độ các strain gauges đo lực ma sát đơn vị ừên cọc TP3 ................................ 43
Hình 3. 9 Biểu đồ lực ma sát đơn vị ừên thân cọc TP2 theo độ sâu...............................................44
Hình 3. 10 Mô hình cọc TP2 ừong Plaxis 3D ................................................................................46
Hình 3.11 Khai báo các lớp đất ......................................................................................................47
Hình 3.12 Khai báo phase tính toán theo chu kỳ thí nghiệm thử tĩnh ............................................47
Hình 3. 13 Tổng biến dạng của mô hình cọc TP2 ..........................................................................48
Hình 3.14 Ma sát đơn vị của cọc TP2 ............................................................................................49
Hình 3.15 Xuất bảng gia ừị ma sát đơn vị ừên thân cọc TP2 theo node ........................................49
Hình 3.16 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị ừên thân cọc TP2 giữa mô phỏng và thí nghiệm hiện
trường .............................................................................................................................................50
Hình 3. 17 Biểu đồ so sánh quan hệ tải ưọng - độ lún đầu cọc của cọc TP2 ở 2 chu kỳ ..51
Hình 3.18 Khai báo mô hình các lớp đất cho cọc TP3 với thông số như cọc TP2 ....................... 52
Hình 3. 19 Mô phỏng cọc TP3 ừong Plaxis 3D .............................................................................53
Hình 3. 20 Tổng biến dạng của mô hình cọc TP3 ..........................................................................54
Hình 3. 21 Lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 ............................................................................55
Hình 3. 22 Xuất bảng gia trị ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 theo node ......................................55
Hình 3. 23 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 giữa mô phỏng và thí nghiệm hiện
trường .............................................................................................................................................56
Hình 3. 24 Biểu đồ so sánh quan hệ tải trọng - độ lún đầu cọc của cọc TP3 ở 2 chu kỳ ..58
Hình 3. 25 Mô phỏng lớp vữa phụt ừong plaxis 3D cho cọc TP3 .................................................59
Hình 3. 26 Điều chỉnh giá trị Rinter tại vị trí phụt vữa lớp 4b .......................................................59
Hình 3. 27 Điều chỉnh giá trị Rinter tại vị trí phụt vữa lớp 5 .........................................................60


X

Hình 3. 28 Xuất bảng giá ttị ma sát đơn vị ttên thân cọc TP3 mô phỏng lớp vữa theo node
...................................................................................................................................................... 60
Hình 3. 29 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị hên thân cọc TP3 có mô phỏng lớp vữa giữa
mô phỏng và thí nghiệm hiện trường ............................................................................................ 61
Hình 3. 30 Kết quả kiểm tta sức chịu tải của cọc TP3 ................................................................. 62
Hình 3.31 Kết quả kiểm ừa sức chịu tải của cọc TP2 .................................................................. 63


xi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Giá trị các hệ số k, ZL và N’q cho cọc trong đất cát ..................................................... 27
Bảng 2. 2 Mô tả các giải pháp tính toán sức chịu tải ma sát thành cọc shaft grouting .................30
Bảng 2. 3 Thống kê số liệu cọc do đơn vị Bachy Soletanche Việt Nam thi công.........................31

Bảng 3. 1 Cao độ lắp đặt thiết bị đo biến dạng của cọc TP2 và TP3 ............................................ 37
Bảng 3.

2 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo cường độ đất nền .......................................... 40

Bảng 3.

3 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo công thức Nhật Bản ...................................... 40

Bảng 3.

4 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo công thức thực nghiệm của BSV ................. 41

Bảng 3.

5 Lực ma sát đơn vị của cọc TP3 theo công thức thực nghiệm của BSV ................. 41

Bảng 3. 6 Bảng kết quả phân bố ứng suất trên thân cọc từ thí nghiệm nén tĩnh ........................... 42
Bảng 3. 7 Bảng so sánh kết quả tích và thí nghiệm hiện trường về lực ma sát thân cọc ...43
Bảng 3. 8 Thông số đất cho cọc TP2 và TP3 từ bài toán phân tích ngược ................................... 46
Bảng 3. 9 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mô phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc TP2
....................................................................................................................................................... 50
Bảng 3. 10 Bảng so sánh quan hệ tải trọng - độ lún đầu cọc TP2 ................................................. 50
Bảng 3.11 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mô phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc
TP3 ................................................................................................................................................ 56
Bảng 3. 12 Bảng so sánh quan hệ tải trọng - độ lún đầu cọc TP3 ................................................. 57
Bảng 3. 13 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mô phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc
TP3 có mô phỏng lớp vữa ............................................................................................................. 61


MỞ ĐẦU
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Cùng vói sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngành xây dựng nói chung cũng đang trên

đà phát triển vói tốc độ rất nhanh. Những công trình lớn mọc lên ngày càng nhiều như là nhà cao
tầng, cầu đường, sân bay, bến cảng, tàu điện ngầm,.. .hầu hết các công trình này đa số đều phải dùng
đến phương án móng cọc. Chính vì lẽ đó mà các loại cọc Barrette, cọc khoan nhồi có sức chịu tải
lớn là một ttong những giải pháp chủ yếu để giải quyết kỹ thuật móng sâu trong điều kiện địa chất
yếu hoặc phức tạp.

Hình ỉ. 1 Quy trình thi công cọc Barrette.
Để đáp ứng nhu cầu phát triển đó, trong những năm gần đây cùng với các công nghệ thi
công cọc thông thường thì công nghệ phụt vữa thân cọc đang là một trong những công nghệ mới
đem lại hiệu quả cao hơn về sức chịu tải của cọc, cải thiện đất nền của cọc một cách đáng kể và tiết
kiệm chi phí đáng kể cho dự án khi thiết kế móng cọc.



2
+5P

S3

MSmM&ÍTẤTÌOtJ ajEVAJK
8GRE HOLE
tHfi Hố KHŨAỈÍ
Hi

1 l:KO

Q7íW? "L£Ĩ*?
TH^TBiaiALJItgc
IBOWSCỌCìKN&

3
Hình i. 2 Chi tiết thiết kế đoạn cọc phụt vữa thân.
Dưói góc nhìn của kỹ sư xây dựng, sức chịu tải của cọc là một yếu tố quan họng góp phần vào
việc giúp công trình được ổn định ttong suốt quá trình sử dụng. Vói sự tiến bộ của khoa học, việc
tính toán sức chịu tải cọc, kiểm ưa kết hợp với phương pháp phụt vữa thân (Shaft - Grouted) nhằm
tăng sức chịu tải cọc là một lĩnh vực đang được quan tâm ttong nghiên cứu khoa học và thực tiễn
nhằm đảm bảo an toàn cho con người và công trình, tiết kiệm chi phí đem lại hiệu quả kinh te tối
ưu nhất. Công việc này có ý nghĩa về khoa học lẫn thực tiễn cả ở tầm thế giới và Việt Nam.
Lấy ý tưởng từ việc thân cọc chưa được huy động hết khả năng chịu tải do làm việc ưong các
tầng lớp đất yếu. Hiện tượng này làm giảm đáng kể sức chịu tải của cọc. Ý tưởng bơm phụt vữa
thân cọc làm cố kết đất xung quanh cọc, tăng diện tích ma sát thành theo chiều dài cọc nhằm tận
dụng hết khả năng mang tải của cọc.
Công nghệ phụt vữa thân cọc được nghiên cứu từ thập niên 60,70 ở thế kỷ 20 và được đưa
vào ứng dụng tại Việt Nam từ năm 2008 tuy nhiên cho đến nay chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn

Hình i. 3 Lóp vữa bao bọc quanh thân cọc sau khi phụt vữa.


4
hướng dẫn tính toán thiết kế, thi công cũng như nghiệm thu về lĩnh vực này và có rất ít nghiên cứu
tại Việt Nam về lĩnh vực này. Một vài các nghiên cứu như “Nâng cao sức chịu tải của cọc Barrette
bằng công nghệ phụt vữa, 2016 - Ths.Bạch Vũ Hoàng Lan”, “Phân tích hiệu quả của đoạn cọc
phụt vữa và không phụt vữa từ kết quả thí nghiêm Osterberg Cell cho đất khu vực quận 1,
TP.HCM, 2018 - Ths.Nguyễn Thành Long” hoặc “ Đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải
của cọc khoan nhồi bằng phưong pháp phụt vữa thành biên trên cơ sở thí nghiêm O-Cell, 2017
- Ths.Nguyễn Phúc Bình An” cũng đã đánh giá được sự gia tăng sức chịu tải của cọc Barrette, cọc
khoan nhồi từ công nghệ phụt vữa thân cọc tuy nhiên số lượng nghiên cứu còn ít, kết luận còn mang
tính cụ thể, hạn chế ưong 1 công trình hoặc đất của một khu vực riêng biệt, chưa mang tính phổ
biến, chưa đánh giá được hết công nghệ phụt vữa thân .Vì vậy đề tài này thực hiện nhằm góp một
phần để làm sáng tỏ thêm với kỳ vọng sẽ đóng góp các giá ưị khoa học hữu ích cho công tác nghiên
cứu, ứng dụng công nghệ cọc Barrette, cọc khoan nhồi.
2.

MỤC TIÊU NGHIÊN cứu CỦA ĐÈ TÀI.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này phân tích hiệu quả làm việc, sức chịu tải của cọc Barrette

sau khi phụt vữa thân cọc . Các nội dung cụ thể được sơ lược như sau:
-

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ phụt vữa thân cọc.

-

Phân tích, đánh giá sự gia tăng ma sát thành cọc cho loại đất khu vực quận 2 TP Hồ Chí
Minh.

-

Xây dựng mô hình mô phỏng kết hợp thí nghiệm thực te kiểm ừa sự gia tăng sức chịu tải
cọc, sự gia tăng ma sát thành.

-

Phân tích, so sánh sức chịu tải của cọc có và không có phụt vữa thân cọc, so sánh giữa độ
gia tăng ma sát thành.

3.

Đánh giá kết quả số, đưa ra nhận xét và hướng phát triển.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
Phương pháp thu thập tổng họp số liệu: là phương pháp tổng họp các tài liệu khoa học về công

nghệ cọc Barrette phụt vữa và các phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khi có và không có phụt
vữa đang sử dụng tại Việt Nam và ừên thế giới.


5
Sử dụng phần mem Plaxis 3D - Foundation để mô phỏng tính toán.
Thí nghiệm nén tĩnh cọc để kiểm chứng lại lý thuyết tính toán.
4.

TÍNH KHOA HỌC VÀ THựC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài nghiên cứu đánh giá được tương quan ma sát thành cho đoạn cọc không và có phụt vữa

thân cho loại đất điển hình, cung cấp các kiến thức cần thiết cơ bản về trình tự thi công công nghệ
để có hướng điều chỉnh trong việc thiết kế đối với cọc có áp dụng công nghệ phụt vữa thân.
Việc nghiên cứu công nghệ phụt vữa thân giúp cho người thiết kế có thêm sự lựa chọn ừong
việc tăng cường sức chịu tải cọc, thiết kế được các cọc có sức chịu tải lớn hơn đáp ứng nhu cầu quy
mô các công trình lớn, ừọng điểm quốc gia đồng thời cũng giảm được chi phí và thời gian thi công.
5.

CẤU TRÚC ĐÈ TÀI
Luận văn này gồm có 4 chương được tóm tắt như sau:
-

Chương 1 - Tổng quan công nghệ phụt vữa thân cọc và hiệu quả của sự gia tăng ma sát
thành.

-

Chương 2 - Cơ sở lý thuyết tính toán.

-

Chương 3 - ứng dụng tính toán và phân tích hiệu quả đoạn cọc Barrette phụt vữa từ công
trình thực te.

6.

Kết luận và kiến nghị.

PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
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.
Chưa thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như: hàm lượng vữa, tốc độ, áp lực phun
vữa đến sự cải thiện sức chịu tải của cọc.
Trong thực tế có nhiều biện pháp để tăng sức chịu tải cọc phù họp với từng điều kiện địa chất
khác nhau nhưng cụ thể đề tài chỉ tập trung nghiên cứu vào công nghệ bơm phụt vữa thân cọc.


6

CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN cọc VÀ
HIỆU QUẢ CỦA Sự GIA TĂNG MA SÁT THÀNH
1.1. GIỚI THIỆU
Chương 1 trình bày tổng quan về công nghệ phụt vữa thân cọc, lịch sử hình thành và phát
hiển, mục đích và hiệu quả đem lại của việc phụt vữa thân cọc. Đồng thời còn tìm hiểu cụ thể về
quy trình chuẩn bị cho công tác phụt vữa thân cọc, yêu cầu kỹ thuật và một số công trình tiêu biểu
đã ứng dụng thành công công nghệ này tại Việt Nam.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN cọc
1.2.1.

Lịch sử hình thành và phát triển

1.2.1.1. Thế giới
Công nghệ phụt vữa có nguồn gốc từ việc sử dụng tia nước cao áp để cắt trong công nghiệp
khai khoáng, so với các phương pháp khoan phụt vữa khác thì công nghệ phụt vữa áp lực cao xuất
hiện là muộn nhất, đến thập niên 1950 mới được sử dụng, đầu tiên là ở Pakistan bỏi công ty
Cementation.
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ cùng với áp dụng nhiều biện pháp thi công tiên tiến
hiện đại đã cải thiện rất nhiều đến chất lượng của cọc khoan nhồi, cọc Barrette nói chung cũng như
sức chịu tải của cọc nói riêng. Giải pháp bơm phụt thân cọc đã được rất nhiều nhà nghiên cứu trong
và ngoài nước nghiên cứu và phát triển.
Jet grouting xuất hiện ở Mỹ từ năm 1979 và đến thập niên 1990 phổ biến, với giá thành hạ,
áp dụng hiệu quả nhiều điều kiện đất và nhiều mục đích ứng dụng khác nhau như: kiểm soát nước
ngầm, ổn định khối đất nền, duy tu đập, bịt đáy..., Đen năm 2000 công nghệ này đưa vào Bắc Mỹ
tạo ra cọc có sức chịu tải lớn với giá thành rất thấp từ đó phổ biến nhanh hơn.
Ở Trung Quốc áp dụng năm 1972, xây dựng kết cấu tường chắn, ổn định hố đào cho nhà máy


7
thép Baoshan, Thượng Hải. Đến năm 1990 công nghệ này ấp dụng công trình có quy mô lớn như
đập Tam Hiệp trên sông Dưong Tử và Xiaolangdi trên sông Hoàng Hà và những công trình ngầm
của thành phố lớn như Thượng Hải, Bắc kinh, Quảng Châu và Trung Quốc cũng là nước áp dụng
công nghệ này nhiều nhất ttên the giới.
1.2.1.2. Trong nước
Ở nước ta xuất hiện vào năm 1999 được áp dụng nhiều dự án nhưng công nghệ vẫn chưa có
tiêu chuẩn ngành hướng dẫn và tài liệu khoa học về công nghệ này cũng còn rất ít, vào năm 2005
chỉ có hai quyển tài liệu.
Ở phía Nam, Liên hiệp địa chất công trình - xây dựng và môi trường thuộc tổng hội địa chất
Việt Nam cũng đã tiến hành thi công công nghệ này và đạt được các hiệu quả rõ ràng ừong việc gia
cố các bờ sông, kênh, hố đào sâu, công trình ngầm.
Trong những năm gần đây, công nghệ phụt vữa thân cọc đã sử dụng rộng rãi ở các thành phố
lớn như TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nằng. Tuy nhiên, đa số công nghệ mói này thường được công
ty nước ngoài triển khai và chuyển giao công nghệ và cũng một phần để Việt Nam từng bước phát
triển các công nghệ phù hợp với các điều kiện đặc thù ừong nước trên cơ sở kế thừa và cải tiến công
nghệ mới đã có trcn thế giới. Vì thế công nghệ này kỳ vọng sẽ truyền tải thông tin toàn diện về công
nghệ mói này dựa ừên các kết quả nghiên cứu thực nghiệm , một ưong những điểm nóng nhất của
phụt vữa là làm để tăng sức chịu tải của cọc và giảm giá thành cho những dự án móng cọc.
1.2.2.

Mục đích công nghệ phụt vữa thân cọc
Mục tiêu của việc phụt vữa thân cọc (Shaft - Grouted) là đưa vữa vào bề mặt tiếp xúc giữa

cọc (cọc Barrette, cọc khoan nhồi) và đất nền để cố kết đất, làm tăng độ ma sát thân cọc và tạo ra
phản ứng cao hơn để chống lại độ lún dưới các điều kiện tải trọng làm việc.


8
6ÈTỦNG THÉP CHỦ

Grout

GrtMji

Concrete

coc
Hình 1.1 Mặt cat ngang thể hiện sự tiếp xúc cọc, vữa sau khỉ phụt và đẩt nền.
Công nghệ phụt vữa giúp lấp đầy các khe hở, lỗ rỗng giữa cọc và đất, giúp gắn kết các tầng
đất ròi trong phạm vi xung quanh cọc nhờ sự xâm nhập của vữa từ đó nâng cao được giá ừị sức
kháng thành giữa cọc và đất nền.
1.2.3. Quy trình phụt vữa thân cọc hiện nay
Quy trình phụt vữa thân cọc chung dành cho các loại cọc hiện nay bao gồm 4 giai đoạn:
-

Lắp đặt ống phụt vữa đã được gia công vào vùng bê tông bảo vệ của cọc chính

-

Đổ bê tông cọc chính

-

Phá nước

-

Phụt vữa


9
Sơ đồ nguyên lý hoạt động, hệ thống ghi nhận thông tin quá trình phụt vữa

Hình 1. 2 Nguyên lý hoạt động của quy trình phụt vữa.
Quy trình chuẩn bị cụ thể cho công tác phụt vữa thân cọc

1.2.4.

Để thuận tiện cho việc bơm, phụt vữa thân cọc, các ống phụt vữa cần được lắp trước theo chu
vi cọc từ cao độ mặt đất tới đáy vùng cần được phụt vữa, các van hoặc lỗ phụt được gia công, chuẩn
bị trực tiếp trên thân ống phụt.
I.2.4.I.

Chuẩn bị vật liệu

Vữa bao gồm xi măng Portland thông thường và các phụ gia theo quy định được trộn với nước
theo họng lượng đáp ứng các yêu cầu đặc tính của hỗn hợp.
Các thành phần của hỗn hợp vữa sẽ được đo lường riêng biệt theo trọng lượng hoặc thể tích
phù hợp. Số lượng mẫu vữa hình lập phương theo yêu cầu sẽ được lấy mỗi cọc hoặc mỗi mẻ trộn để
thí nghiệm cường độ nén, hồ sơ quy trình sẽ được lưu giữ lại theo mẫu.


10
Xi măng được cung cấp phải được niêm phong kín, kèm theo chứng nhận của nhà sản xuất,
ghi chủng loại, ngày sản xuất, thành phần và độ mịn. Toàn bộ xi măng cần phải được bảo quản cẩn
thận trong điều kiện không bị thấm nước.
1.2.4.2' Chuẩn bị thiết bị
Ống phụt vữa:
- Là các ống thép đen có đường kính 49mm hoặc 60mm, dày 2mm, chiều dài thông
thường 12m hoặc được gia công nối, lắp cho phù hợp với độ sâu yêu cầu.

Hình 1. 3 Gia công ống thép, phục vụ phụt vữa ở độ sâu yêu cầu.
- Được lắp theo khoảng cách bằng nhau xung quanh lồng cốt thép ngoài. Các điểm phụt sẽ
được lắp tại các khoảng cách xấp xỉ lm theo phương thẳng đứng suốt chiều dài cần phụt
vữa.


11

Hình 1. 4 VỊ trí lắp đặt ống và điểm phụt vữa.
Nút bịt vữa: Vữa được cấp vào vị trí phụt vữa thông qua ống HDPE có đường kính trong 1/2
in-sơ. Một đầu của đường ống có đánh ren để nối với đầu phun. Đầu phun có nút bịt khí nén tích
hợp 2 quả bóng bom khí nén để bịt kín vành khuyên có áp mà qua đó vữa được phụt vào. Một ống
vòi cao áp có đường kính nhỏ được gắn vào vách của ống cấp vữa để bơm căng các quả bóng thông
qua một bơm tay. Áp suất phụt vữa thông thường trong phạm vi 25-55 bar. Thông thuờng các quả
bóng được bơm căng tới áp suất xấp xỉ 60 bar truớc khi phụt vữa.

Hình 1. 5 Chi tiết nút bảo vệ điểm phụt vữa và thử công tác phá nước.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×