NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CỌC HỖN HỢP SỬ DỤNG TRONG GIA CỐ VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU BÁO CÁO CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM CỌC HỖN HỢP

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢIĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2014 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CỌC HỖN HỢP SỬ DỤNG TRONG GIA CỐ VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU M

Trang 1

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2014

(NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CỌC HỖN HỢP SỬ DỤNG TRONG

GIA CỐ VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU)

MÃ SỐ DT 144009

BÁO CÁO CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM CỌC HỖN HỢP

HÀ NỘI – 2014

Mục lục

Trang 2

1 Giới thiệu công tác thí nghiệm cọc hỗn hợp 3

1.1 Mục đích thí nghiệm 3

1.2 Địa điểm tiến hành thí nghiệm 3

1.3 Khối lượng công tác thí nghiệm 4

1.4 Các tiêu chuẩn áp dụng 5

1.5 Số liệu điều kiện địa chất 5

1.6 Công tác huẩn bị mặt bằng 6

2 Tải trọng thử tải cọc dự kiến 7

2.1 Tải trọng thử tải cọc hỗn hợp dự kiến 7

2.2 Tải trọng thử tải đối chứng CĐC-01N dự kiến 9

3 Thí nghiệm nén tĩnh thử tải cọc hỗn hợp và cọc đối chứng 9

3.1 Phương pháp thí nghiệm 9

3.2 Thiết bị thí nghiệm (tính cho 01 bộ thiết bị) 10

3.3 Quy trình thí nghiệm nén tĩnh 10

4 Thí nghiệm khoan lấy mẫu, xác định chỉ tiêu mẫu khoan 12

5 Nội dung báo cáo kết quả thí nghiệm 13

2

Trang 3

số DT144009 do PGS.TS.Nguyễn Hữu Đẩu làm chủ nhiệm đề tài.

-Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã phối hợp cùng với Tổng Công ty Xây dựng Côngtrình Hàng không ACC - Bộ Quốc Phòng thực hiện công tác thi công thử nghiệm cọc hỗnhợp hiện trường vào ngày 23/11/2014 Dự kiến công tác thí nghiệm cọc hỗn hợp sẽ thựchiện sau 28 ngày

-Mục tiêu của thí nghiệm này là để so sánh, đánh giá giữa các công thức xác định sức chịutài cọc hỗn hợp và kết quả thí nghiệm cọc để đề xuất lựa chọn công thức phù hợp trongđiều kiện Việt Nam

-Trong nghiên cứu này, hai công thức dưới đây được so sánh với số liệu thí nghiệm để tìm

ra công thức xác định sức chịu tải phù hợp nhất:

Công thức tính sức chịu tải cực hạn của cọc của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988) - Phụ lục G,TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

Công thức tính sức chịu tải nén dài hạn của cọc ATT theo điều kiện đât nền (Nhật Bản)

1.2 Địa điểm tiến hành thí nghiệm

-Địa điểm tiến hành thí nghiệm là địa điểm được chọn để tiến hành thi công thử nghiệm cọc hỗnhợp tại Công trường Dự án Đầu tư xây dựng mở rộng Khu bay- Cảng HKQT Cát Bi, quận Hải

An, TP Hải Phòng

Trang 4

Hình 1 Địa điểm tiến hành thí nghiệm 1.3 Khối lượng công tác thí nghiệm

Lõi cứng D219mm dài 10m

Thí nghiệm nén tĩnh đến phá hoại

Thí nghiệm khoan xoay lấy mẫu thí nghiệm

4

Trang 5

CĐC-02 O O

1.4 Các tiêu chuẩn áp dụng

-Công tác thí nghiệm cọc hỗn hợp được tuân thủ theo các tiêu chuẩn hiện hành:

Bảng 2 Các tiêu chuẩn được áp dụng

tĩnh ép dọc trục

1.5 Số liệu điều kiện địa chất

Trang 6

Hàm lượng hữu cơ - % 3,5 1,1 1,92

Áp lực tính toán quy ước Ro kG/cm2 0,59

Mô đun tổng biến dạng Eo kG/cm2 26,0

c) Kết quả thí nghiệm cắt cánh của lớp đất 2:

-Vệ sinh, xử lý bề mặt đầu cọc phần tiếp giáp với đế kích bằng mũ chụp thép Chi tiết đối với cọc hỗn hợp

đế kích được đặt trên mũ chụp thép được hàn vào lõi cứng-cọc óng thép D219, chi tiết đối với cọc đốichứng đoạn đầu cọc sau khi vệ sinh được đặt mũ chụp bằng thép và đươc gắn đai thép tránh vỡ đầu cọc

do chịu nén cục bộ

6

Trang 7

Hình 2 Bố trí mặt bằng thí nghiệm cọc tại hiện trường

2 Tải trọng thử tải cọc dự kiến

2.1 Tải trọng thử tải cọc hỗn hợp dự kiến

-Cường độ chịu nén 1 trục nở hông ở tuổi 28 ngày qu28 ≥ 3,22 kG/cm2= 322 kN/m2

b) Lõi cứng – cọc ống thép có cánh xoắn vít phần mũi cọc:

Bảng 5 Kích thước lõi cứng-cọc ống thép có cánh xoắn vít phần mũi cọc

Lt (m)

Đường kính cánh vít

D (mm)

Chiều dài bố trí cánh vít đoạn đầu

cọc

t (m)

Bước cánh vít

n (m)

Chiều dày cọc ống thép

a (mm)0,219 10 0,56 0,38 0,3 7,11

-Sứu chịu tải cho phép theo vật liệu cọc thép được tính theo công thức dưới đây:

Ra2 = F*/1,5 x Ao (1)Trong đó:

Ra2: Sức chịu tải dài hạn của cọc theo vật liệu (kN)

F*: Cường độ thiết kế của ống thép (kN/mm2)

F* = F.(0,80 + 2,5 t/r) Với F* ≤ F

F* ≤ 235 khi dùng thép STK400: 235 N/mm2

Trang 8

Hoặc F* ≤ 325 khi dùng thép STK490: 325 N/mm2 = 0,325 kN/mm2

F : Cường độ tiêu chuẩn của vật liệu

t : Độ dày ống thép (mm); r : Bán kính của cọc (mm), t/r = 0,07

A0 : Diện tích tiết diện ống thép (mm2), A0 = 4823,04 mm2

- Tính toán cho cọc thử nghiệm

=> R a2 = {0,325x (0,8+2,5x0,07)/1,5} x 4823,04= 1018,9 kN = 101,9 (T)

TH¤NG Sè KÝCH TH¦íC CäC èNG THÐP Cã C¸Nh

phÇn mòi cäc CHI TIÕT §ÇU CäC

CHI TIÕT MèI NèI

CHI TIÕT MòI CäC

21.90

21.90 56.00

Trang 9

- Tính toán Tải trọng thiết kế dự kiến cho cọc hỗn hợp thử nghiệm:

Ra1 =

2

1

{ x3x0,246 + x8,5x} = 277,54 kN = 27 (T)

b) Trụ Đất xi măng: Tính toán cho cọc hỗn hợp CHH-01N

- Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức Viện kiến trúc Nhật Bản (Phụ lục G.3.2TCVN 10304:2012 dưới đây:

Rc = qp Ab + u∑( lc,i.fc,i + ls,i.fs,i) (3)

- Tính toán Tải trọng thiết kế dự kiến cho cọc hỗn hợp thử nghiệm:

Cu = 6,25.N = 18,75 kPa = 1,875 t/m2; qb = 6 cu= 112,5=11,25 t/m2; fc = p.fL.cu = 1x1.0x18,75 =18,75 kPa= 1,875 t/m2

Pvl: Sức chịu của cọc đất xi măng đối chứng theo vật liệu

: Hệ số triết giảm cường độ thân trụ ĐXM, lấy 0,3-0,4

và tim cọc thí nghiệm

Trang 10

-Kích và đồng hồ áp lực được kiểm định trước khi thí nghiệm, có giấy kiểm định kèm theo.

3.1.2 Bộ phận giữ tải (đối tải)

a) Hệ thống dầm thép:

-Dầm chính: 01 dầm chính thép cường độ cao dài 7,0m

-Dầm phụ: 02 đến 04 dầm phụ thép cường độ cao dài 2,7m

Hệ thống dầm được chế tạo bởi thép cường độ cao có khả năng chịu tải tối đa 150 tấn Các dầm chính

và phụ được ghép với nhau thành một hệ để tiếp nhận phản lực từ kích và phân bố phản lực đến cácneo

b) Hệ thống đối trọng:

Gồm nhiều tải trọng là các khối bê tông đặc hình vuông và hình chữ nhật, đã được đúc sẵn có tải trọng

từ 5 tấn, được chất trực tiếp lên phía trên hệ thống dầm chính

3.1.3 Bộ phận theo dõi lún

Dùng 04 đồng hồ chuyển vị có độ chính xác 0,01mm, hành trình tối thiểu 50mm Chúng được gắn với 01dầm chuẩn dài bằng thép dài 3m, dầm này được bố trí độc lập với hệ thống gia tải, tiếp nhận phản lực vàcách xa cọc thí nghiệm nhằm tránh những ảnh hưởng của chuyển vị cọc cũng như chuyển vị của cácneo tới số đọc đồng hồ Các đồng hồ phải được bảo vệ tốt trong quá trình thí nghiệm, không bị chịu tácđộng trực tiếp của mưa nắng

3.3 Quy trình thí nghiệm nén tĩnh

3.1.4 Quy trình thí nghiệm nén tĩnh cho cọc hỗn hợp (CHH-01 và CHH-02) được thực hiện theo từng

cấp tải trọng tuân theo bảng 6

Bảng 6 Quy trình thí nghiệm cho cọc hỗn hợp

6,75 11,25 Theo dõi không dưới 1 giờ và đến khi độ lún cọc

không vượt quá 0,25mm/h

10

Trang 11

50% 13,5 22,5 Như trên

-75% 20,25 33,75 Như trên

-100% 27 45 Như trên (không quá 6 giờ)

-50% 13,5 22,5 Theo dõi 1 giờ và đến khi độ phục hồi không lớn hơn

0,25mm/h0% 0 0 Theo dõi ít nhất 1 giờ và đến khi cọc ổn định25% 6,75 11,25 Theo dõi không dưới 1 giờ và đến khi độ lún cọc

không vượt quá 0,25mm/h50% 13,5 22,5 - Như trên -

hơn 0,25mm/h100% 27 45 - Như trên -

50% 13,5 22,5 Như trên

-0% 0 0 Theo dõi 1 giờ đến khi cọc ổn định

Thời gian thí nghiệm: Trong mỗi cấp tải trọng số liệu được lấy tại các thời điểm: 1, 5, 10, 15, 30 ,

45, 60, 90, 120, 180, 240 phút và từng 2 giờ mỗi lần đọc tiếp theo kể từ thời điểm tăng tải với cấptải theo dõi lâu hơn 6 giờ, từ giờ thứ 6 trở đi có thể đo 2 giờ một lần

3.1.5 Quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc đối chứng (CĐC-01) được thực hiện theo từng cấp tải trọng

tương tự bảng 6 với số liệu tính toán cho tải trọng thiết kế cọc đối chứng là 6,5Tấn

3.1.6 Tiêu chuẩn ổn định: Khi mỗi giờ trong hai giờ liên tục có lượng lún nhỏ hơn trị số quy định ghi

sau đây, thì có thể tăng thêm một cấp tải trọng: khi thí nghiệm tải trọng cọc đơn, tiêu chuẩn ổnđịnh lấy 0,1 mm/giờ

3.1.7 Theo dõi và xử lý một số trường hợp có thể xảy ra trong quá trình gia tải:

a) Trị số cấp gia tải có thể được gia tăng ở các cấp đầu nếu xét thấy cọc lún không đáng kểhoặc được giảm khi gia tải gần đến tải trọng phá hoại để xác định chính xác tải trọng phá hoại;

b) Trường hợp cọc có dấu hiệu bị phá hoại dưới cấp tải trọng lớn nhất theo dự kiến thì có thểgiảm về cấp tải trọng trước đó và giữ tải như quy định;

c) Trường hợp ở cấp tải trọng lớn nhất theo dự kiến mà cọc chưa bị phá hoại, nếu thiết kế yêucầu xác định tải trọng phá hoại và điều kiện gia tải cho phép thì có thể tiếp tục gia tải, mỗi cấp tảinên lấy bằng 10 % tải trọng thiết kế và thời gian gia tải giữa các cấp là 5 phút để xác định tảitrọng phá hoại

3.1.8 Tiến hành vẽ biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị và chuyển vị - thời gian của từng cấp tải để

theo dõi diễn biến quá trình thí nghiệm

Trang 12

3.1.9 Trong thời gian thí nghiệm, phải thường xuyên quan sát và theo dõi tình trạng cọc thí nghiệm,

độ co giãn của cần neo đất hoặc của thép liên kết cọc neo với hệ dầm chịu lực, độ chuyển dịchcủa dàn chất tải để kịp thời có biện pháp xử lí

3.1.10 Cọc thí nghiệm thăm dò được xem là bị phá hoại (kết thúc thí nghiệm nén tĩnh) khi thỏa mãn

một trong các điều kiện sau:

a) Tổng chuyển vị đầu cọc vượt quá 10 % đường kính hoặc chiều rộng tiết diện cọc có kể đếnbiến dạng đàn hồi của cọc khi cần thiết; hoặc

b) Vật liệu cọc bị phá hoại

c) Đối với trường hợp không ổn định lún:

- Độ lún của cọc = 5 lần độ lún cấp tải trọng trước đó;

- Độ lún của cọc = 2 lần độ lún của cấp tải trọng trước nhưng qua 24h vẫn chưa đạt được độ lúntương đối

3.1.11 Đảm bảo an toàn khi thử tải

a) Cọc thí nghiệm dạt diều kiện cực hạn

b) Do thiết bị không đầy đủ nên thi nghiệm không thể tiếp tục

c) Do thiên tai nên thí nghiệm không thề tiếp lục

3.1.12 Báo cáo thí nghiệm

a) SCT - Trạng thải giới hạn thứ nhất

SCT - trạng thái giới hạn thứ nhất được xác định theo các phương pháp sau đây:

- Phương pháp đường cong P-S, Đường cong P-t-S

- Phương pháp đường cong LogP-LogS

- Phương pháp đường cong S-Logt

- Phương pháp đường congS/

b) SCT- Trạng thải giới hạn thứ hai

SCT- Trạng thái giới hạn thứ hai được định nghĩa bằng tải trọng lớn nhât với chuyển vị chân cọcnhỏ hơn 10% đường kính cọc

Trang 13

4.1 Khoan lấy mẫu dọc trục thân cọc kết hợp với thí nghiệm nén xác định cường độ kháng nén có

nở hông và Modun biến dạng đàn hồi E50 tại thời điểm và 28 ngày (theo ASTM D2166-01)

4.1.1 Công tác khoan lấy mẫu dọc thân cọc được thực hiện theo tiêu chuẩn 22TCN 259-2000 Sử

dụng thiết bị khoan nòng đôi trở lên với có mũi và ống khoan D75mm để khoan lấy mẫu đảmbảo có được mẫu liên tục và đủ số liệu thí nghiệm yêu cầu và đại diện đủ các lớp địa chất Cácmẫu khoan sau đó được bảo quản nguyên trạng (theo TCVN 2683:2012) và phải được giữnguyên độ ẩm cho tới khi thí nghiệm tại các tủ bảo dưỡng chuyên dùng trong phòng thí nghiệm.Không chấp nhận các phương pháp bảo quản mẫu nào khác thay thế tủ bảo ôn trong phòng thínghiệm

4.1.2 Các mẫu nén nở hông được chế bị với khuôn mẫu bằng thép có số chiều cao bằng 2 lần

đường kính và đường kính tối thiểu D của mẫu là lớn nhất có thể lấy được từ mẫu khoan củavật liệu cọc và đường kính tối thiểu D của khuôn là 70mm Mặt mẫu trước khi thí nghiệm phảiđược làm phẳng bằng một lớp thạch cao mỏng Trong quá trình khoan lưu ý điểm thí nghiệmphải đảm bảo được thực hiện trong phạm vi tiết diện cọc

4.2 Thí nghiệm các chỉ tiêu mẫu khoan: Dung trọng tự nhiên, độ ẩm theo TCVN 4195-4202:1995

của mẫu đất gia cố được thực hiện kết hợp với thí nghiệm nén nở hông nêu trên

Bảng 7 Khối lượng thí nghiệm khoan lấy mẫu và xác định chỉ tiêu mẫu khoan

1 Khoan lấy mẫu dọc trục thân cọc CĐC-02 Mét 20

2 Thí nghiệm dung trọng tự nhiên mẫu Mẫu 06

3 Thí nghiệm độ ẩm tự nhiên của mẫu Mẫu 06

4 Thí nghiệm xác định hệ số thấm Mẫu 06

5 Thí nghiệm nén mẫu Mẫu 06

6 Thí nghiệm cắt mẫu Mẫu 06

5 Nội dung báo cáo kết quả thí nghiệm

A Thuyết minh báo cáo

2 Đặc điểm cọc thí nghiệm

3 Sơ đồ thí nghiệm và thiết bị

4 Quy trình thí nghiệm

Trang 14

5 Biểu diễn kết quả thí nghiệm.

6 Kết luận, kiến nghị về kết quả thí nghiệm

14

Trang 15

Thử tải cọc hỗn hợp

PHIẾU KIỂM TRA

Đề tài: Nghiên cứu công nghệ cọchỗn hợp sử dụng trong gia cố vàxây dựng công trình trên nền đấtyếu - DT144009

Las XD 199Viện Khoa học và Công nghệ GTVT

- ITSTCông việc Thử tải cọc hỗn hợp tại hiện trường

Phiếu kiểm tra số:

CHH-01N

Căn cứ

thực hiện 1 Căn cứ đề cương dự toán đề tài cấp Bộ năm2014 đề tài mã số: DT144009 đã được Bộ GTVT

phê duyệt

2 Quyết định giao nhiệm vụ KHCN cấp Bộ năm

2014 số 506/QĐ-VKHCN ngày 07/4/14 của ViệnKhoa học và Công nghệ GTVT

3 Quyết định thành lập tổ chuyên gia đánh giá đềtài mã số: DT144009 số 2507/QĐ-VKHCN ngày20/11/14 của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT

4. Hợp đồng số: 0914/HĐ-DT144009 Về việc Thínghiệm thuộc đề tài mã số DT144009

Vị trí Dự án Đầu tư xây dựng mở rộng Khu bay- Cảng

HKQT Cát Bi, Q Hải An, TP Hải Phòng

Ngày KT 29/12/2014

Thời tiết

Hạng mục Thí nghiệm nén tĩnh đến phá hoại

1 Kiểm tra chất lượng

STT Nội dung kiểm tra

Kiểm traDT144009 Las XD

199

ITST

1 Thiết bị đo, dàn chất tải

2 Số liệu ghi chép trong quá trình thử tải

3 Kết quả quá trình thử tải

Trang 16

PHIẾU KIỂM TRA

- ITSTCông việc Thử tải cọc hỗn hợp tại hiện trường

CHH-02N

Căn cứ

phê duyệt

4.Hợp đồng số: 0914/HĐ-DT144009 Về việc Thínghiệm thuộc đề tài mã số DT144009

Ngày KT 23/12/2014

Thời tiết

199

ITST

Trang 17

PHIẾU KIỂM TRA

- ITSTCông việc Thử tải cọc đối chứng tại hiện trường

CĐC-01N

Căn cứ

phê duyệt

4.Hợp đồng số: 0914/HĐ-DT144009 Về việc Thínghiệm thuộc đề tài mã số DT144009

Ngày KT 26/12/2014

Thời tiết

199

ITST

Trang 18

PHỤ LỤC B

Kết quả thử tải cọc hỗn hợp

18

Trang 19

BẢNG THEO DÕI SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NÉN TẢI TRỌNG TĨNH CỌC HỖN HỢP: CHH-01N

Vị trí xây dựng: Dự án ĐTXD mở rộng khu bay CHK Cát Bi Tiết diện cọc D800mm

Phương pháp thí nghiệm: Hệ thống dàn tải Người thí nghiệm Lê Bá DũngTải trọng thiết

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

TT thí nghiệm Thời

giantheodõi

TG giữacác lầnghi

TB cácđồnghồ

ĐộlúnGhi chú

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	7,92 MB