CỌC KHOAN NHỒI TRONG GIAO THÔNG

Một sô nhặn xétQua kinh nghiệm áp dụng của các loại cọc đóng, cọc ép, cọc ống rung hạ cọc, cọc thổỊ>, cọc hỗn hợp và cọc khoan nhồi cho cá nước nói chung như đã trình bày ở trên, có thể

Chủ biên: P G S T S NGUYỄN VIẾT TRUNG

LỜI NÓI ĐÂU

C í ỉ / I i ỉ \'ới s ư Ị ) l i ( ỉ ỉ ỉ r i e n C!UJ n e n k ì n h íi' i Ị ỉ i ô c cl ân , ỉii^à/ili Ả Ú y d ự ỉ ì ^ n ó i c l i i ỉ ỉ ì ị '

v ủ .\(/y (lựỉii^ ^ i i i o rlỉOỉỉi^ n ó i ỉ'iưn\!^ l ù ỉ i ì Ị p l ỉ ú ỉ í r i ê n v ớ i ĩ ố c d ộ n í t l ì h u ỉ Ị Ì ĩ N l ỉ ữ / i i ị ( ' O / Ỉ Ì Ị í r ì ỉ i h l ớ n Ỉ Ỉ Ị Ọ C l ơ ỉ ỉ / i í ^ ủ y c à ỉ i ^ / i l i ỉ c i i n l ỉ i í n l ì à c a o Ĩ c h ĩ ^ , C í U i c ố n ^ , S C Ì Ị I h a v ,

cíiừyìi^ ki/ih lớỉỉ (lũ í/iỉvưỉ l iií- Viíỉi di' k ỹ ĩhỉi ật ỈNÓỈÌÌ' sủĩỉ íro/ií^ ỉtêỉỉ (ìịcỉ c ì i ấ ỉ

<^ị(í{> fli()iỉ\> khi ìlìicỉ ki' cíiỉi'^ Iiliiỉ khi ỉlii CÒ/I<^ mó/ỉi^ Í ỌC klỉOíUì /ìliồi; Mộĩ sô íìỉí

(ỈII \-(‘ k i n h i Ị'^lìicỉìi ỉ/ii í ỉ')ỉiiỉ \ a ỉ ì ì ư ĩ i i ị COI' k l u H ỉ ỉ ỉ ỉ i h ổ i í i i o ( ỏ n ^ tri/i li c a n à í ' d

Ỉ Ì I I Ư Ỉ I l ỉ <h T n n ỉ ' ^ , N i i ỉ ỉ i i i ỉ i i Ỉ I H O C Ị ( i ( l à ( i i ữ / c i ^ i ớ i í h i ẹ i ỉ I r o ỉ i ^ s ủ d ì T l i í i ỉ ỉ ì i^iư

ì ) i c n s o ạ n i ^ ó ỉ ì ỉ ( ( Ỉ C f ú í ' <^ì(ỉ:

~ /Yi.s./.s \ '^iị\'(’/i l irỉ l ì ÌHỈ\‘ cliỉi hỉcn vủ víi'ỉiáci'lìỊf(ỉ'iì'^ l , 2 , 3 , 4

- lli.s Lớ Thíinli I.ICỈ/I vii'f (■(}{■ chỉùíỊì;^ 5 ().

.Sí/í7/ i l i í Ợ c h ỉ c ì ỉ SOUỈÌ l í ỉ ì i i!(ìi(, l i h ì c khn n' ^ íỉ' {ình k l i ò i i l ì i c u .sóĩ, c á i í á c í^iíi

ỈÌÌOIÌ'^ nlìậ/i (liỉ'n'c MíI>lic hỉỉìli y íiiiỉ (ìỉH- {>!(! di' ìỉoàn ỉhiện sách i ho la/ì Miấĩ l)iUì \(IH \'<) AÌÌI clìiììì ĩlìdiìlì ( (im ()'n.

I l i K ' ỉ í f l u ' / Ị h t ; \ i ỉ ì ;,'//■/ v r \ ị i < ) \ i í ( ỉ ' ỉ h í ỉ ỉ i Ai / V í///'//Lf “ L ơ D i / i H ủ ì ì h - H à N ộ i ,

h-Hu hen hc ỉrif\- íịc/> VOỈ /<íí' '^h.Ị ilu/o so (ÌÌCỈỊ íhoụi (Ì^J I ^ 194; EtììuH:

n í 7 / / 7 í / / ^ v / i , ' ( l ì h n v ỉ ì ì ì x i Ị

C á c tác ^iá

Clio đến nay cùng với các cônu nghệ đúc hẫng cân bằng và đúc đẩy phân đoạn thì công

tricn hiệu quá ở nước ta Lần đầu tiên ngành xây dựng cầu đã ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính ệ l , 4 m hạ sáu 30m khi thi cóng cầu Việt Trì Đến nay việc thi công

80 - 100 m đang là giải pháp chủ yốLi đc giái quyết kỹ tliuật móng sâu, trong các điều kiện dịii cliâì dáì yếu hoặc phức lạp cho các cóna trình vưíyt nhịp lớn Loại cọc khoan nhồi đưcínu kính lứii này đã đirực xây dựiiíi ơ hầu liốt các cầu lớn trt)iig khoảng 5 năm gần đây nhu' cầu Vict Trì, Sông Gianli Hàm Rõiia, Đuốnj: Bac Giaim, Đáp CầLi, Hòa Bình, Quán Hàu (Hòa Bình), Lạc Ọuần (Nam Định) (ílường kính ệ l , 5 m sãii 84ni), Tân Đệ, Quý Cao, Non Nước, Kién v.v ở miéii Bắc miển rruim và những cầu ỏ' miền Nam như Mỹ Thuận (đườiig kính c|)2,5m sâu lOOm), cấu Binh Phước TP Ilồ Chí Miiih (đưòiig kính (|)2,0m sâu hưn XOin), v.v

Các còng nghệ thi còng cọc khoan Iihồi đường kính lớn đã ciái quyết các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong nền địa chất phức tạp, ớ nhữne Iiưi mà các loai cọc đóng bằng búa xung kích hay búa rung có mặt cãt vuông hoặc tròn với clirờiig kính nhó (ị) < 60cm, loại cọc ống tlicp không thực hiện được lioậc chúng đòi hỏi kiiih plií xây dựng rất cao, tiến độ thi công kéo dài và hơn nữa có thc không đám bao dộ bcn cỏne trình

Cóng nghệ thi công cọc khoan nhói đườnc kínli ló'n đã tao tliế chủ động cho ngành xây dựng công irình giao thông của nưóc ta, khỏim những tmim ihi côim các công trình cầu lớn

m à c li o c á c ô n g trình c á n g biến, cánu SÒIIÍÍ, nhà c a o lầim Đ ế l ìm hicii phân tích, đánh gi á inộl s ố c hi tiêu về ki nh lc, kỹ thuàt cúa claiiíi m ó i m c o c này c ầ n c ó ihời g ia n n g h i ê n cứu

v i ệ c ứno d u n g nó v à o c á c còiií : irình x ày d ưng đã (.|Li;i và l ổ n g kéì c ô n g n g h ệ , dưa ra nhận

xét rút kinii nghiệm chơ các cỏim irình liro'ng lai kliác

1.2 KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐlEM s ử DUNG MÓNG c ọ c KHOAN N l l ồ l TRC)NG

XÂY DỰNG C Ô N G TRÌNH GIAO THÔNG

Hiện nay, ngành xây dựng ờ nước ta đã dat được Iihữim tliành tựu đántí kế, nhài là trong công nghệ xây dựng nền m ón s nói chung và trong xây dựnc móng cọc nói riẽim Chúiiíỉ ta

đã có các phương tiện, thiết bị thi côn” và kicm tra chài krơiic khá hiện dại, cho nón việc lựa chọn móng cọc không bị ràne buộc do thiêu thiếl bị mìa Truii" xây dụìiu con^ Irình việc lựa chọn dạng móng coc họp lý là một trong nluìiii: ycu tỏ ihcn ciiòt t|uvết định tlcii độ

an toàn, tin cậy và giá thành họp lÝ nianu lại hiệu quá kinh tc,

Cọc khoan nhồi (hay còn gọi cọc đổ bc tông tại chỗ) dược tạo ra băng một cỊua trình nhiều công đoạn gồm: dùng thiết bị máv khoan hoặc dào dát dế tạo lố Irong đất tơi cai) độ thiết kế, hạ lồng cốt thép vào trong lỗ khoan, đố bê tỏim lại chỗ đc tạo thành cọc bè lóng cốt thép

Cọc khoan nhồi có kích thước mặt cắt, chiổLi dài coc lớn (đưòìiíĩ kính cọc tói 300cm, chiều dài cọc có thể dài đến 120m), chịu được tải trọng ngan" lớn So vứi các loại cọc khác (trừ cọc ép) thì cọc khoan nliỏi thi công thuận lợi Iron" các vùng aầii công trình ciã xây trước, trong khu đông dân cư Quá trình thi công ít gâv anh hưởiiíí đến các côntỉ trìiih bên cạnh và không gây tiếng ồn lớn Với đặc điếm thi công là công đoạn klioan tạo lỗ đi trước nên có thể kiểm tra lại điều kiện địa chất công trình của lừng cọc và có thê dỗ dàiig thay dối

kí c h thước, nhất là c h i ề u SÌÌLI đê phù hợp với dicu kiện dịa chất c ô n g trình thực lế;

P h ạ i ì i v i á p ( l i i / i i Ị c i ì a c ọ c k h o í i n I i l ì ồ i :

I Tliích hợp với các loại nền đất đá, ké cá vùng C(S hang casKí;

+ Tliích ht?p cho các còng Irìiih cầu lỏn, tai trọng nậnc, dịa châì nổii móng là dất ycu hoặc có địa tầng thay đổi phức lạp

+ Thích hợp cho nền móng các cỏns liình cầu virọt xây dựng tronc thành pliố hay di qua khu dân cư đông đúc vì nó đảm đáo dươc các vâìi dc vc inòi li Liòlia cĩmg Iilui' tiên đỏ thi công cầii.+ Thích họp cho móng có tải troim lứn như: Nhà cao tấng có tầng ngầm, các cong trình cầu (cầu dầm giản đơn, cầu khuii” T cầư dầm licn hợp licn tục, cầu treo dây xièn, Iih;ít là khi kết cấu nhịp siêu ũiih vưọl khẩu độ lớn, tái trọne truycii XLiốni’ nióne lớn mà lại VCLI cầu lún rất ít hay hầu như không kín)

T u y / iliiê ii k h i CÌÌỌÌI p h ư ơ i i í Ị á iì c ọ c k h o a n n l ì ó i c ầ n I>li(ii xé t clếit r á c n h ư ợ c ( ĩi ể m S íH i:

cọc rung hạ;

xong cọc Chi phí cho thiết bị kiêm tra chất lượnu tưưim dối cao l l i í imhiệin ihư táicọc phức tạp và giá thành cao;

• Suất huy động cưòiig dộ vật liệu cáu lạo cọc thấp:

• Chất lượng cọc tùy thuỏc trình dỏ và cóng nchệ dổ bé tòns coc;

• Mức độ chiết giảm ma sál mặt bẽn cọc và sức kháng mũi cọc nhiều hem so với các loại cọc khác;

Dẻ sụt thành vách lỗ khoan trong giai đoạn tạo lỗ, điều này ảnh hưởng đến tính chất làni việc của đất xung quanh cọc, tại chân cọc, làm thay đổi kích thước tiết diện cọc, tăng khối lượng bê lông và troiiií lượng bán ihân cọc một cách vô ích;

Iihiểu so với móng cọc khác Bởi vì, việc thiết kế cọc khoan nhồi cẩn biết chi tiết về các tính chất cơ-lý- hoá của đất, nước, cần dự báo đúng về các hiện tượng cát chảy,

1.3.1 Một sỏ trường hợp điên hình

- MÓIIÍỈ trụ cầu Việt Trì (Phú Tliọ) sứ dụng 36 cọc khoan nhồi đường kính 130cm, dài29in, khả nãnu chịu tài của cọc 800 ^ 840T Cọc xuyên qua địa táng cát-đá granite phonghó:i, chân cọc lựa Irên dá sranitc n<íu\ên kliối banu máy khoan TRC 1500 của Nhật, trongthi còn.u (tã eiữ ổn dinh vách lỏ khoaii hãn?’, nuóv;t.- <_ ’ ■

- M o n ” irụ cíiu Đông Kinli (Lạnti Sơii) sỉr clụiig s cọc khoan nhồi đường kính lOOcm, dài

1 0 ^ 15m, khá Măng chịu tái cùa cọc 500 ^ 60(rr Cọc xuyên qua dịa tầng có hang động castơ, chân cọc lựa trên nền đá vôi Thi côntí bằng máy khoiin GPS 1500 của Trung Quốc;

- Mónc m ố trụ cầu sỏntí Gianh (Ọuáng Bình) dùng 44 cọc khoan nhồi đường kính

sét-sét dco mềm dcn dỏo cứng, imàni vao láng cuội 2-3m Thi còng bằng máy khoan TRC 150Ơ cua Nhật, ííiữ ốn định vách lỏ khoan bãnỉí ỏnẹ vách và duiig dịch bcnlonitc;

- Móiiiỉ IIIỐ irụ cầu Hoà Bìiili (lỉò;i Bình) dùng cọc kho;in nhối dườno kính 150cni, dài

35 ^ 40m, kliá năng chịu lái ciia cọc 760 ^ HOOT Coc xuyên qua dịa tầng lóp sét-cát-cuội-

dá plúcn thạch phong hoá, chiìn coe tưa trên nen đá p!iiến lliạch nguyên khối Tlii cỏníỉ baim nní>' khoaii BS-6S0-R CLÌa Đức, mũ' ốn dịnh vách lỗ klioan bằng ống vách và dung dịch bentonilc;

mểm, ngàm vào tầng cát chặt 2-3ni , Tlii công bằng máy khoan BS-680-R cúa Đức, i;iũ ốn

định vách lô khoan bằng ống vách và dung dịch bcntonite;

- Móng trụ neo và trụ tháp phần cầu chính cấu Mỹ Thuận, sử diinc 36 cọc khoan nhồi

tầng sét chảy đến sét dẻo mịn, ngàm vào tấng cát chặt 2-3m bàiiíỉ uàu nsoạ m hình báii cầu

KD P3-2400 E(S) của Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ốriíĩ vách và dunc tlỊch

bentonite, xem hình 3-1;

- Móng m ố trụ cầu Thị Nghè 2-TP Hồ Chí Minh, dùng 40 cọc khoan nhồi đườnu kính

sét dẻo, cát hạt trung đến thô rời rạc đên chặt vừa, ngàm vào tầng sét cứng 3,27 - 6ni Tlii

cống bằng máy khoan BS-680-R cùa Đức, giữ ổn định vách 16 khoan bằng ống vách và

da ng dịch bentonite;

- Móng m ố trụ cầu Bình Điền- TP Hồ Chí Minh, dùng 40 cọc khoan nhồi dườnp kính

sét dẻo, cát hạt trung đến thô rời rạc đến chặt vừa, ngàm vào táng sét cứng 3,27 - 6iii Thi

công bằng máy khoan BS-680-R cứa Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và

dung dịch bentonite;

- Móng m ố trụ cầu Điện Biên Phú-TP Hổ Chí Minh, dìmg cọc khoan nhồi đườiiị’ kính

lOOcm, dài 39.6m, khả năng chịu tải của cọc 600 ^ 750T Cọc xuyên qua địa tấng c át sét

dẻo, cát hạt trung đến thô rời rạc đến chặt vừa, ngàm vào tầng sé( cứng 3,27 - 6m llii công

bằng máy khoan BS-680-R của Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan băng ống vách và diiiig

dịch bentonite;

- Móng m ố trụ cầu vượt đường Lê Tliánh Tôn Iiỏi dài - TP Hồ Chí Minh, dìiim cọc

khoan nhồi đưòfrig kính lóOcin và 60cni, dài 45-49m, khả năng chịu tái eủa cọc

200 -ỉ- 900T Cọc xuyên qua địa tầng cát sét deo, cát hạt trung đến Ihô rời rạc dến chặt vừa,

ngàm vào tầng sét cứng 3,27 - 6m bằng máy khoan BS-680-R của Đức, giữ ổn định václi lỗ

khoan bằng ống vách và dung dịch bentonitc;

- Cầu Bình Phước bắc qua sông Sài Gòn nằm irên tuyến Quốc lộ 1A dự án đườiig Xuyên

Á có móng trụ cầu nhịp chính (sơ đổ nhịp cliính liên tục 48,9in + 61m + 48,9m) gổni 16

cọc khoan nhồi đường kính (Ị) 2(X)cm, dài 80m, khá năng chịu tải tứ 870,3 -r 903,5T Coc xuyên

qua các lớp địa tầng bùn sét, cát pha, cát hạt mịn và ngàm vào kíp sét chặt 2 4- 3m ITii công

dịch bentonite, xem hình 3-2;

- Cầu Tỏ Châu (Kiên Giang) trên Ọiiốc lộ HO có phần nhịp chính là dầm hộp licn tục bc

tông cốt thép dự ứng lực (55m + 90m + 55in) đặt trên trụ có mónc gồm 12 cọc khoaii nhồi

dưòng kính Ộ150cm chiểu dài cọc 36nr

].3.2 Một sô nhặn xét

Qua kinh nghiệm áp dụng của các loại cọc đóng, cọc ép, cọc ống (rung hạ cọc), cọc thổỊ>, cọc hỗn hợp và cọc khoan nhồi cho cá nước nói chung như đã trình bày ở trên, có thể rút ra được một vài nhận xét như sau:

- c ọc khoan nhồi thường được dùng cho niột số móng công trình đặc biệt như; có tải trọng lớn và chiều dài lớn, Irong điều kiện môi trường có yêu cầu khắt khe, v.v Vì ưu điciii của nó đáp ứiia được các yêu cầu đó

- Kích thước của cọc thay dổi troníí khoảng khá rộns: đường kính từ 40mniH-2500mm,

cá biệt đường kính cọc có thc lên đến 3000mm (sẽ được dùng cho xây dựng cầu Cần Thơ), chiéu dài lớn hơn lOOm, cá biệt 120m (cầu Cần Thơ); với khả nãng chịu lực từ 75 tấn đến hon 4000 tấn;

- Phươiig pháp thi công thường là khoan tạo lỗ bằng thiết bị khoan chuyên dụng đặc biệt

là dùng thiết bị đào gầu ngoạm, giữ ổn địiih thành vách bằng ống chống thép kết hợp với dung dịch bcntonite Tuỳ theo điều kiện địa chất và điều kiện thi công mà sử dụng các loại ihict hị khác nhau, nhưng chủ yếu gồm các dạng chính như sau;

+ Máy khoan gấu xoay: được sử dụng đối với địa chất là cát, đất sỏi sạn, cát pha cuội sỏi (các niô' trụ trên cạn hoặc khi có thế đắp đảo nhàn tạo đế thi công)

4- Máy khoan theo Iiiỉuyên lý tuần hoàn ngược: được dùng cho các trụ dưới sông, có nước Iigạp, khoan vào tầng đá gốc hay đá phong hoá như trường họp trụ 2, trụ 3 cầu Việt lYì, các tru cẩu Hàm Rồng, cáu Gianh

+ Máy khoan vách xoay; được dùng cho các công trình có tầng địa chất phức tạp, ví dụ

có tầng cát cháy, hoạc các công trình gần những công trình hiện đã có trước như trong cấc

dự án cầu đường sát Hà Nội - thành phố Hồ Chí Minh, v.v

Tuy nhiên trong nhiều dự án cầu đã sử dụng kết hợp các loại thiết bị khác nhau đế phát huy thế mạnh của mỗi loại, ví du dùng máy khoan gầu xoay ED 4000 để khoan tầng đất cho các tru trên cạn cúa cầu Hàm Rồng (vì tốc độ khoan đất của loại máy này rất nhanh), sau đó dùng máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược TRC để khoan tiếp vào tầng đá gốc

- Đối với nưcVc ta, công nghệ móng cọc khoan nhồi đã được các nhà thầu áp dụng thành thạo trong xây dựní: cầu Tuy nhiẽn vì kinh nghiệm thiết kế, thi còng và kiếm tra chất lượng cọc klioan nhồi có đuừng kính lớn từ ộlSOOmm H-(Ị)3000mm chưa nhiều nên thường gặp một sò sự cố trong thi còiig làm ánh hưởng đốn châì lượng và giá thành xây dựng;

- Xél vc khá năng chịu lực dìíy nsan g do chuyển vị cố kết lớn của nền dấl gây ma sát àm

icn hệ niónu cọc cúa các còim trình cấu xây dựng ở khu vưc địa chất đất yếu, hoặc có địa

l ầ i i ị i t h a y đ ổ i p h ứ c l ạ p , t l i ì c ọ c k h o a n n l i ổ i t ỏ r a c ó ƯLI d i c m h o n s o v ớ i c á c l o ạ i c ọ c đ ó n g ,

cọc éịv

Bỏ Giao lliòng Víxn hii và Bò Xâv clựim dã ban hành một số licu chuán có liôn quan đến

công tác kỈKÌo sát, thiết kố tlii cỏim và lì^lìiệm Ihu cọc khoan nhồi Có Ihể lìệl kc như sau:

- Quy trình khoan íhãm dò dịa chấi cỏim trình maiìí: ký hiệu 22TCN- 82-1985

20TCN- 160-1987

- Các phương pháp thí imliiệni coc hiệiì Irưòìm, 20 TCN 82-1982

- Coc khoaii nliổi - Yêu cáu vc châí Urơĩm thi còiig TCXD 206-1998

- Ticư clìuân thi côim \'à Iiuhiệni lliu các còng íác vc nén mỏim T C XD 79-1980

- Ticu chuẩn Ihi còng và nuhiệm thu cọc khoan Iiliổi 22TCN- 2000.

- '1'icu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-2001

Rất nliiổii công tác liên quan đến phưưni: pháp đánh giá chất lưựnc cọc khoan nhồi bàng các phươiic pháp hiện đại như phương pháp siêu âni, phươim pliáp thử độim biến dạns nhỏ, phương pliáp thử động biến dạng lớn, phương pháp tia phónR xạ, phương pháp dùng liộp ơsten ber g v.v chưa có các tiêu chuẩn Việt Nain quy định kỹ cụ thế Trong các truờns hợp đó, chúiiỊ: ta thường áp dụng các liêu chuẩn nước nízoài như AA SH T O của Hoa Kỳ, BS ciia Anh, AS của Australia, v.v

Về công t;íc khảo sát địa chất thủy văn công trình: Hiện nay chúng ta vẫn dùnạ cách kháo sát thu thập số liộu cho loại cọc đúc sẵn đê áp dụng cho cọc khoan nhồi, nên khỏng phù hợp cho việc thiết k ế và thi công cũnơ như chưa dự đoán trước được các sự cố có (hê

x ả y ra c h o C(K' k h o a n n hồ i

Về tính Mán thiết kế thì trước đây các tiêu cliiũỉn thiết kế trong nước la thường chú yếu

là dưa trên lièu chuẩn thiết của một số Iiước, cháng hạn nliư: 20TCN 21-86 dựa theo liêu

c h i i ấ n i h i ê ì k ố c i i a L i ô n X ô , T C X D 1 9 5 - 1 9 9 7 d ư a i h e o t i cLi c i i ư ấ n t h i ế t k ế I S O H i ệ n n a y

Bộ Cỉiao thõnu vận tái đã ban hành Ticu chuẩn ihiết kế cầu 22TCN 272 - 2001 cỉựa trên Tiêu chuẩn tliiêì kế ASSHTO - LR FD - 1998 của Mỹ Tuy Tiêu chuẩn này còn tương đối mới so với đa số đơn vị Tư vấn thiết kế ở các tính, nhưng nó lại đã và đang đirơc sử dung rộng rãi đc tính toán thiết k ế một số còng Irình cầu lớn do các Tư vấn nước ngoài và Tư vấn lớn của Bô như TEDI và có thể áp dụng thích họp trong việc tíiih loán thiết k ế cọc klioan nhồi cho điều kiện ở Việi Nam

của B( Cìiao lliõim vận ti’ii Iiãiìi 2001 [1] chí C(3 nhữne yêu cáii cấiì phái xél đến khi phàn

Viẹl Narn hoạc cua các lác ui.ì nu'(ì'c imoàỉ kliác dà chrơc trìiili hấy íronu các sách tham

clu) c;í; bài loáiì nà\; \cl nn>iií^ CI)C Ị)liai)u lioãc lUoiiLi l o l kliônu uian.^ • I I c ■

Sau khi dìi có kcl CỊLUÌ tính nọi lưc dau coc, dc tínli loán niọl cọc clo'n chịu tác ỏunn đổnu

thời cia imoại lưc llìanu clứiiu lục nuanu và !iiònìcn uon ỉại cliiih coc các kỹ su’ Việl Nam ihưòni áp clụnu các cỏnti ihiíc nèu Ironu Phu lục cua ricu chuaiì thióì kê nìónu cọc ' r c x c 205 - 199S dira trẽn nuhicn Cíhi cúa các tác izí;t imười Niza Troiìí: nhicu dư áii cfiu

Ccỉ lĩ t h ứ 1 Dưa \'ào kôì qua thí lìehiệni mẫu dfií iroiìii plìòne tlií nghiệiiì \'é các chí tiêu

co' lý aui tlâì \'à dicii kiệiì phân bố Iiiỏi Iruừnu dô tínli ĩoán sức chịu tài cua cọc khoan nhổi đ()ìi- SVc chịu íái này có ihc uọi là sức chịu lai ihco CỎỈIÍI (hức lý ihuyêt;

C á : ì i t h ứ 2 , D ư a \ à o k ê t q i K Ì k h á o s á ỉ b ă i i u i h i é ì h ị l l i í n i i h i ệ i i ì h i ệ n t r ư ờ n i : đ c x á c đ ị n h

s ứ c c l i ư t á i c ủ a c o c k l ì o a i i l ì l i ỏ i K ê ì C | u á tlìLí d ư ơ c s ẽ c ỏ s a i s ố n h ò h ơ n s o \ ' ớ i k h i l í n h

t h à r ' i l i l n l i ó i i ì p l ì i i ' ( Vi i e p l i á p c h i t i c l l ì í r n ;

Nlìóiìi !: Sử dụng kết quá cua các pỊiưoiiii pháp xuyên tĩnh, xuyên động, v.v ;

Nhốììì 2: Sử dụng kết qua các phãii lích vể mối quan hệ dộ lún - tải trọns trong các thí

nghiệm tĩnh, động, v.v

Về việc tính toán sức chịu tai cùa mot cọc khoan nhói đon theo điều kiện vật liéu

thường áp dụng các công thức ihiẽt kc câu kiện BTCT chịu nén lệch tâm có mặt cắt tròn, Đối với thiết kế cầu ở Việt Nam hiện na} song song tổn tại 2 Tiêu chuẩn thiết k ế là :

- Quy trình thiết k ế cầu cònt: ihco các trạns thái eiới hạn 22TCN 18 - 1979 (dựa tlico Quy trình năm 1962 và Quy trình năm 1967 của Liên x ỏ trước đây)

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 - 2001 (dựa theo Tièu chuẩn AASHT O LRFD năm

1998 của Hoa Kỳ)

Như vậy tuỳ theo từng dự án mà kỹ sư thiêì ké có tlic chọn các công ihức cúa niột

BTCT chịu nén lệch tàm Một số kỹ sư quen dìum cliươno trình C A L C O M có sẵn cùa nước ngoài nhưng nhiều người khác đã tư lâp các bán,u lính E C X E L theo các ''ỏng thức nói trên để tính toán

Đ ể tính toán thiết k ế móng cọc kliDan nhổi cho mố trụ cầu cần phải xét nhiều vấn dể và tốt nhất là dựa theo Tiêu chuẩn thicì kc cầu 22TCN 272 - 2001 dã ban hành nãm 2001 Trong phạm vi tài liệu này, sẽ chí hạn ciic bàn dcn sức chịu coc đon khoan nhồi

Dưới đây chí trình bầy tóm tál \'é \ ài |íliu’(JTiu lìliái-) líiili sức cliỊu tái clục tuic của cọc khoan nhổi đang được dÙMíi phổ bicn khi Iliici kc moim ,'OC cho cõni: trìnli cấu Ban cloc

cỊiian lã m Iih iể u h()'ii cỉẽn Iv llìiiM '! liiili lo;ín co ilii' Ili;m i k 'i:u ) k v hon lio im các l;'ii lic ii

tham kliáo có liên quan

2.1 C Á C P H U Ơ N G P H Á P TI NH 1V).\N S l ( CHI U TAI D O : ’ T R U C C Ủ A c o c

K H O A N N H Ồ I ĐANC, ĐUƠC AP DUNCi ò \ ' llVr N A M

2.1.1 Xác định sức chịu tái dọc triu' cùa coc kho;in nhồi theo cỏn" thức Iv thuvốt (tlic(r kết qua thí nghiệm tronịi phònỵ) 1 icư cluian \ ict Nam l ' ( ' \ r ) 195 - 1997

Các công thức lý thuyèì déii tlươc thict lậii Ircii 2 Ịoại dát lièu bicii, đó là đất sót và đâì cál

ỏ’ chân cọc;

l-s ! S , 1 s,

trong đó:

Ọj : sức chịu tái cực hạn do ina sáí mật bén;

Qp! sức chịu tai cực hạn do sức chtMiỵ ỏ' chân;

Ọ., : sức chịu tải cho phép của cọc;

: ma sát bên đơn vị qiữa cọc và đất;

C]|,: cường độ chịu tài của đất ở chân cọc;

Ag; diện tích mặt bên cọc;

A p : diện tích ở chân coc;

FS, FSj., FS ; hệ số an toàn, Giá trị được chọn tiiỳ theo phương pháp tính;

FS = 2,5 - 3,0;

2.1 ỉ Mci sát tiên đơn vi diện tícìì mặt l)én của cọc, íí/ili theo íôiii' thức:

Đối với các loại đất;

(N ếu dộ sâu ở cliân cọc z > z (cỉộ sàII tới

r ờ i , x e m h ì ì ì h 2 - 1 )

Irong đó:

c.,: lực dính giữa cọc và dất;

Cj,: sức chống cắt không thoát nước của đất nén,

xác định theo kết quá thí nghiệm trong

phòng hoặc thí nghiệm cắt cánh hiện trường;

đứng do tải trọnq cột dất tại độ sàii tính

K^tanq),,: iheo hình 2-2 (hay hình 3 trarm 303 - TCXD 195);

Z^: độ sâu tới hạn xác dịiih iheo sóc ma sát trong (p của đất nền, theo hình 2-3 (hay hình

2 trang 303 - T C X D 195)

2.1 J 2 Ci{'ờỉì\ị (íộ ('Íỉiií ỉ(ii cua íìat {>' chan íẠ,.'

ị N ừ i i (ló SiỉH ()' c h u n c ọ c z > z .\iỉn Ỉ(>'ỉ lu iỉi) ỉhi í / iíii‘ọ\' íiiili (ỳ (lộ S d ỉ i z = z itoỉ v o i

(l(ií r ò i).

Ironu đó;

phòim hoặc llií neliiciii cĩịl C.IIÌỈỈ liicn Irườiii::

a ' , ,,; ứ i i i : MUÌl l i ữ u l i i c u l l i c t ’ ị> ỉ!ìiu i)l: j d ú n ụ Uii LỈO s a u t y d i i ì n c o c ;

' ' : l i o n u í l k ' t i ^ h c i i : i t ! j ! ! 1.-Ịi

d : (lu'o’iìLi kinh íicl cliẹn coc:

N N ^ N : e ; i c h ộ s o M i V c i m i í,II Ịi|iM Ỉ Í11U 'C L ' l u i \ C L 1 \ a o u t ) C ỉ ì i a s i i Ị r c ì i i u ('[)' c u a e l a l \ à

l i i n l i t l a i ì u CÌK. ( Vì i l u I 1 \ \ - ( \ i l N ị Xiic d ị i ì l i l ii cc) l ì ì n l i 2 - 4 ( h a > ' h ì n l ì I

M ột sô vấn đ ề cần thảo luận thêm vé Tiêu chuẩn này:

giá trị nói trên thì chưa có hướng dẫn tính toán;

+ Với hệ số Nj = 6, khi chiểu dài cọc lófii, kết quả tính được trị số sức chống ở chân cọc khoan nhồi khá nhỏ so với thực tế, cũng như các công thức khác;

vị giữa cọc và đất rời (có (p’| = 28°H-34°) sẽ rất nhỏ (xấp xí bằng 0);

Ví dụ: Kết quả tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất nền theo TCXD195:1997

so với kết quả nén tĩnh cọc iheo bảng sau:

Bảng 2-1

Tẽn công trình

Đườriiỉkínhmm

Chicudàim

1

Độ lún

Tảitrọng

Qu

(tấn)

Mũicọc

Qp

(tấn)

Thâncọc

Qs

(tấn)

Cưchạn

Qu

(tấn)

Chophép

Qa

(tấn)

Đínhcọcs

(m ni)

Tươngđối

( % )

Tliain khảo qua bản« 2 A có thê nhân thấy rằnq:

tế (từ kết quả nén tĩnh) khoảng 17(174%) Do vậy, khi lấy hệ số an toàn theo tiêu chuẩn này là 2(3) thì sức chịu tải cho phép theo tính toán lý thuyết nhỏ hơn rất nhiều so với sức chịu tải giới hạn thực tế (như trường hợp cọc khoan nhồi của cầu Điện Biên Phủ ở TP Hồ

2.1.2 Xác định sức chịu tải dọc trục theo tièu chuẩn thiết kẻ A ustroad s - 1992 của ú c

chân cọc;

trong đó:

; sức chịu tải cực hạn do ma sát mặt bên;

Qp ; sức chịu tải cực hạn do sức ch ốn ” ỏ’ chân;

fj : ma sát bên đơn vị giữa cọc và lớp đất thứ i;

Qp : cưòfng độ chịu tải của đất ở chân cọc;

a: hệ sô' sức chịu tải của đất dính xung quanh thân cọc, lấy theo hình 2-5 (hay hình

C3.7.2.4 - trang 32, Tiêu chuẩn Austroads 92):

Sức chống cắt không thoát nước c„(ưm^)

: ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do tải trọng cột đất tại độ sâu tính toán ma sát bên, và tại độ sâu ở chân cọc;

(2.14) (2.14’)(2.15) (2.15’)

: úng suất hCru hiệu theo phưong thẳng đứng do tải trọng cột đất tại độ sâu tới hạn Zị\

Hình 2-6

/| F, N^I : độ sâu ngàni tới hạn, hệ số sức chịu tải của đất rời xung quanh cọc và hệ số sức chịu tải của đất rời dưới ở chân cọc được xác định theo bảng 2-3 (hay bảng C3.7.4.4(B) của Tiêu chuẩn này);

V í dụ: Kết quả tính toán sức chịu tải cọc khoan Iihổi theo đất nền theo Tiêu chuẩn

Bảng 2-3

7'êĩì còng trìiìh

Đưòngkínhmm

Chiềudàim

theo đất nền

Độ lún

TảitrọimQ

(tấn)

MũicọcQp(tấn)

ThâncọcQs(tấn)

CựchạnQu(tấn)

Cho

phép

Qa(tấn)

Đỉnh

cọ c

s(mm)

Tươngđối(%)

G h i chú: Giá trị của kết quả nén tinh, xein Phụ lục 2-1 và kết quả tính toán sức chịu tải

theo đat nén, xem Phu lục 2-2;

T l u u i i k h ả o B ả n g 2 - 3 , c ó fìit' n hạ n i liííy n h ỉ ^ :

Sức chịu tải giới hạn của cọc ihco tính toán lý thuyết lớn hơn sức chịu tai giới hạn Ihực

thì sức chịu tải cho phép theo tíiih io;in Iv thuyết vẫn nhỏ hơn sức chịu tái giới hạn ihực tế

2.1.3 Xác định sức chịu tải doc truc cua cọc khoan nhồi theo kết quả k h ả o sát bang

thiết bị thí nghiệm hiện trưòriỊí

Q s : sức kháng thân cọc cl' ma sái mal bẽn; (N)

Q p : sức kháng ở chân cọc do ph/m Iưc ơ cliân; (N)

w : lĩọng lượng cọc có kc (lếii lirc (l.ív nổi của nước; (N)

: sức kháng đon vị thân coc (Ml’a)

q^,; sức kháng đơn vị ớ chàn cọc (Ml’a)

A|,; diện tích ở chân cọc (mm )

của Tiêu chuẩn 22TCN 272 - 2001 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng

của cọc do sức khánỵ ờ chân cọc và sưc kháng ihân cọc.

(Pq,: hệ số sức kháng đối \ơ\ sức kliáiig ihân cọc (‘ươc quy định trong Bảng 10.5.5-3 của

Tiêu chuẩn 22TCN 272 - 2001 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng củacọc do sức kháng ờ cl' 'm coc và sức kháng thàii cọc

Đ ố i v ớ i d ă t d i i ì l ì

a) Sức kháng dọc thân ctK' khoan trong đất dính tính theo phương pháp a

Sức kháng danh định cùa Iiia sát hòng đcm vị (MPa) trên thân cọc khoan trong đất dính chiu tái trong điều kiện lái trợiiỉ’ không thoát nước có thế tính như sau:

Ms = a s ,trona đó

CYic phần chiều dài sau dày cua cọc khoan không được tính tham gia vào làm tăng giá trịsức kháng ở thành bên ciui coc thông qua ma sát:

đường kính cọc,

Nếu sử dụng loại cọc loc thì khống được tính theơ chu vi của cọc loe

Nếu sử dụng loại coc loc thì mói doạn cọc dưới cùng ngay bên trên đoạn loe củ a cọc loe, chicu dài đoạn nàv lây bang trị só đườna kính cọc

Các giá trị a đỏi với plián ihani gia cúa cọc khoan đào khô trong hố m ó n g hở hoặc

Bang 2.4: (ỉiá trị cúa (X dùnịí clẽ tính sức kháng thành bên cúa cọc trong đất dính

Xứ Iv nliư đối với đá cuôi

Bảng 2.5: Các hệ sỏ sức kháng theo trạng thái «ỉi()i hạn cưòiiịi dộ địa kỹ thuật

trong cọc khoan chịu tái trọnị; dọc trục

Khả năng chịu

lực lới hạn của

cọc khoan đớn

Sức kháng thành bên trong đâ't sét

0,35

Sức kháng ihành bên Irong đĩíl cál

Touma và Rccsc (1974) Mcycrhol' (1 y?6)

Qiiyros và Rccsc (1977) Rccsc vù Wriehl (1977) (Rccsc và 0'Ncill 1988)

Xcm Ironii Đicu IO.X.3.4

Sức kháng tại mũi cọc trong đâì cát

Touma và Rccsc (1974) Mcycrhor(1976)

Quyros và Rccsc (1977) Rccse và Wright (1977) (Rccsc và 0'Ncill 1988)

Xcm trong Điồu 10,8.3.4

Xcm ironu Đicu 10.8.3.7

Đâ t sél

0,550.55

Với D = đường kính coc khoan (mni)

= cirờng đô khánc cắt khôim thoát nước (MPa)

Giá ti ị s,, phái được xác định từ kếl quá thí nghiệm hiện trường và/ hoặc trong phòng thí

coc Nếu đất trons íĩiới han 2.0 đườns kính cọc có s„ < 0.024 MFa, giá trị của N^, sẽ bị chiết ei;ini 1/3

Đối với các cọc khoan tronc đất sét với S^I > 0,096 MPa với D > 1900min, và độ lún cọc

a) Sức kliáim ò’ lliành bôn của tliáii coc;

Sức kháim claiih địíili của íhâiì coc khoan tronii cát có ihổ cUrợc xác định bằng cách sử ciụnị: một troim các plìưírim pháp quy địnli iroiie Báim 1

Chì cỏ tlìc dìnìiỉ các uiá trị lớn hơn nếu IIÓ được hiộu chínlì bời các thí nghiệm lài trọng.

Sức klìáim béii cua coc khoan troii” đâì cát có tliê IIỚC tính bane cách sử dụng:

Sổ nliál búa s p r , N

B ảng 10.8.3.4.2-1 của tiêu chuan 22TC N 272 - 01: T ổ n g kết các phưưng pháp

đánh giá sức kháng mật bên q^, M Pa, trong đất cát

V ớ i 5 3 < N < 100 q, = 0,00021 ( N - 5 3 ) + 0,15

( Kláy ( ỉ = 1,5 - 7 , 7 1() ’ n / z

Gidi tlìíí lì các kỷ hiện

a,,’ = ứng suất hĩai hiệu ihãiií^ dứng (VlPa)

(p,- = góc ma sát cùa cát (đô)

D|^ = chiểu sâu chôn cọc khoan tmiiii Iầiiíz đất cát chịu lực (mm)

Góc ma sát của cát có the tưoìic quan với số búa SPT hoặc là sức kháng xuyên hình nón được quy định trong Báng 1 U.S.3.4.2-2

b) Sức kháng ở chân cọc

Sức kháng danh định ớ chân coc có thc tính toán bằng cách dùng các phương pháp e|uy dịiih trong Báng 10.8.3.4.3-1 của Tiéii cliuắn 22TCN 272 - 2001, với các ký hiệu sau đây được sử dụng:

N „ , , = 10,77 l g ( l , 9 2 / a ; ) | N

D = đường kính cọc khoan (nim)

D|,= đường kính ở chân cọc khoan (nini)

Dị , = chiểu sâu chôn của cọc khoan trong lớp chịu lực là cát (mm)

ơ^,’ = ứng suất lực thắne dứng hữu hiệu (MPa)

Đối với các đường kính dáy lớn hofii 1270mm, qpphài chiết giảm như sau:

Bang 10.8.3.4.3-1 cúa Tiêu chuẩn 22 T C N 272-01

T ổng kết các phưong pháp dùnịỉ dè ước tính sức kháng ỏ chân cọc, C ịp , M Pa

cúa cọc khoan tronịỊ đát

Ví dụ: Kết quả tính toán sức chịu ĩải cọc khoan Iihổi ílìco đất nén theo Tiêu chuấn

20TCN 272-01 và Tiêu chuẩn AASliTO “ LRFD - 199(S dưa vào kc't quả Ihí nghiệm hiện trường so với kết quả nén lĩnh cọc ihco bảiìu sau:

Bản<ỉ 2-8

Tên cổng trinh

Cầu MT

Đườiigkínhmm

Tlìu/ìì khảo Bảni’ 2-8, có thớ nhận thấy i-íìn-ị:

Sức chịu tải giới hạn của cọc iheo tính toán Iv thuyct chêiili lệch so sức chịu tái giói hạn

thực t ế (từ kết quả né n l ĩn h ) k h o a n g 2 9 ‘/ í Nhưng với hộ s ố an toàn tlico T i ê u chLÙÍii Iiày là

1,74 thì sức chịu tải cho phép theo tính loán lý íliuvcl van niu') hon sức chịu lái yiởi liạn

Đ ế x á c đị n h sức k h á n g d ọ c truc của c ọ c khoan Iiuàni Iroiiu c á c hỏ c đá, c ó i hc bó qua sức

k h á n g niặt bôn từ trầm tích dâì phú nãni ớ pliía trên lo'p đ;i.

Nếu đá bị suy thoái phong hoá, dùnu các plurơiie pliáịi llii cỏnu dặc biệt làm cho clưòìig kính hốc đá ĩigàm cọc lớn hơn hoặc pluii xét dcn chict uiiim sức kháng của liốc dá ngàni chân cọc dó

Cá c hệ s ố s ức k h á n g c h o c ọ c kho an imàni tioim clá Ịiiiái dư ợc lày như q u y d ị n h trong

Bủng 10.5.5-3 cúa Tiôu chuán 22TCN 272^ 2001

Bán g 10.5.5-3 cúa Tièu chuiin 22TCN 272-01

Vc vấn dổ tính sức khánc dơ cua tầnu dá, thcơ Tiêu chuẩn 22TCN 272-2001 có nhiều kh;íi niém mới so với trước dây, Các phươnc pháp dùng đổ thiết kế móng cọc khoan trên nền dá cần dược xem xét iTÌện trạnc, hưóne và diéii kiện các vết nứt nẻ, các mặt cắt phong hoá ờ từng vị trí cụ thế.

Khi thăm dò tầng đá «ốc phái khoan sâu vào tầng đá gốc ít nhất 3m

Trước hết cần xác định trị số RQD của đá (chữ viết tắt tiếng Anh : Rock Quality

tínli theo công thức:

RQD = lỷ số giữa chiểu dài của các đoạn lõi lOcni và dài hơn với chiều dài hành trình của lõi, tính theo phần trăm

RQD là một chi số chất lương chung của đá được đo trực tiếp ở nhiều vết nứt và tất cả những chỗ bị mềm hoặc có những biến đổi trong khối đá Nó được xác định từ các lõi đá thu tliâp bằng thùna lấy mẫu 2 nòng cỡ nhỏ nhất NX (đường kính 54mm) Khi xác định

R Ọ D nếu lõi bị vỡ do vậii chuyên hoặc quá trình khoan thì các miếng vỡ còn mới sẽ được gáii lai với nhau và coi là miếne liển Báng sau đây là phân loại R Q D và trị số tương ứng

CLUI châì lượng dùng c h o dịa kỹ thuật.

Đối với móng đặt trên nồn đá tốt, có Ihc áp dụng các phân tích đơn gián và trực tiếp dựa trên cường độ nén một trục cứa đá và trị số RỌD Đá tốt dược định nghĩa như là một khối

đá với các vết nirt không rộng hơn 3,2mm

Đối với inóng trên nền đá kém hơn, phái thực hiện các kháo sát điều tra và phân tích chi tiết hơn để xét đến ảnh hưưne của phong hoá và các vết Iiírt thực tế

Kinh nghiệm thi công các cọc khoan của các cấu trên Quốc lộ 10 như Quý Cao, Non

tđng đá nhưng độ cứng đá ờ mức độ khác nhau Khi đó dã náy sinh tình huống phức tạp là ; nếu tínli theo đúng Tiêu chuán 22TCN 272 - 2001 này thì phải bỏ qua ma sát thành bên của các t ầ n í đấ) phía trên v;ì chi tính sức chÌLi của đoạn cọc ngập trong táng đá, điều này khiến cho phải khoan sâu vào dá cứn” có chỗ dến hơn lOni, râì tốn kém và hư hỏng nhiều thiết bị khoan Nếu tính theo các Tiêu chuán của Liên Xô cũ như trước đày thì vẫn an toàn mà khóng cần khoan quá sâu vào lầnc dá

2.1.3.3 Tiìììì sức ciiỊii kc(> Miỏniị ịxưl n u SỚ! ủni) của cọc klìoan

Trong thiết kế m óng coc khoan chc! IIIỎ cầu có chiều cao đất đắp sau m ố cao và trên nền

đất c ó lún t hư ờ ng g ặ p tình hiiốiis như sau: (ví dii ở d ự án c ầ u G i ẽ trên Q u ố c lộ 1 n ă m 1 9 9 8 )

- N ế u đắ p đ ư ờ n g trước, đcn dư CiU) dộ sau đó c h o x ấ y ra lún c ố kết x o n g m ớ i bắt đíui thi

c ô n g c ọ c k h o a n k h ồ i c ủ a m ónu m o lỉìì sư lún của n ề n đất y ế u k h ô n g ảnh h ư ớ n g đ ế n NỨC

kháng của cọc khoan nhói Nhưng (hùi gi;in Ihi công toàn cầu có thế kéo dài do phái chờ

lún x o n g nề n đ ư ò n g

- N ế u m u ố n tranh thu thời gian :hi CÒI11Z bàne c á c h thi c ô n g c ọ c n h ồ i x o n g rồi m ới tláp

đất nền đường thì do lún cò kct sẽ xuất hiện ma sát âm lác dụng lên thành bên cúa cọc khoan nhồi, kéo nó xuốna ihco phương ihánu đứng Đó là hiện tượng kéo xuống mà sẽ làm giảm khả năng chịu tải hữu ích cua cọc khoaii nhổi Cần phái xét điều này trong tính loáii

Đế tính toán tải trọng kco xiiònc thì lính với hướng cúa lực ma sát bé mặt được đáo lại Tải trọng kéo xuống tính toáii phái đươc còng thêm vào lái trọng tĩnh thắng đứng tính toán khi xét trạng thái giới hạn cường độ cũng như khi xét trạng thái giới hạn sứ dụng vể lún của

2 1 3 2 ì X iU ' đ ị n l ì sư i' c l i i i i ta i ( ii( - 1'0 ( k h o im n h ủ i t h e o I>lìi(ơnsị Ị ì h á p t h ử t d i t ĩn h CỌ(

Phương pháp thí nghic-m ihco nliươiiu

p há p g i ữ tái trọng t ừng cáp c lit) i!cn li;u

ho ặ c ba Iđn tai trọng i hi èì kc 'ru\' t ‘ICO dói

trọng đc nén cọc mà ta sẽ dù ne các

pl iương p há p sau đây;

+ Dùng hệ cọc nco làm đòi irọnt:, các

cọc neo dược liên kết với nhau bàiis:; r liCnm

dầm lliép dô tì kích thúy lưc và nén coc :

+ Dùng các khối vật liộu I1.U1ÌZ ' như bc

lỏng) làm đôi trọng thay coc nco;

+ Dì i ng t rọng l ư ợ n g hán thăn CDC \ à

m a sát c úa đâì x u n g qiiiinh c o c 1;ÌI'Ì doi

A ■ Cao trinh Cao trinh lưa chọn sao cho càc y è u c á u th ử cho hòp tài

/oSTERBERG

H ìịịỉĩ 2- 7: So'(ló (ỉặĩ iìỘỊ) iải írọỉỉỊĩ Os í cr hcr y (Ic ĩììứ ỉài Ỉỉ ọỉiỉ^ Í'Ọ( khoan Ỉiỉiói

trọng và dùng hộp ihử lài Ostc;bcre ỏc ilìư lai trong cọc khoaiì nhồi (xem hình 2-7);

trình bày IIÌỘỈ số quy trình cua Iiìot s t ' [ìưov licn tliế giới:

2.1.3.2.2 T h eo Tiéu clìuẩ/ì 2(i r C N SS-<S2 phirơNi' pháp thí níịhiệnì hiện trường

+ Việc gia tải phải tiến hành đổiiíz dổii, tránh các xung lực, phải theo từng cấp, trị số của

c á c c ấ p tải t rọng t h e o c á c c h u trình thi' n g h i ệ m , nh ưn g k h ô n g l ó n hơ n I /I O tải t rọ ng lớn

nhất tác dụng lên cọc đã ghi tronii quv ii iiih thí nghiệm Khi ở chân cọc chống vào đất hòn

l ớn, c át c ó lẫn c u ộ i sỏi ở trạng thái ciiăt, c ũ n g như đấl sét ở trạng thái c ứ n g thì đ ối với 3 cấp

lải trọng đầu, cho phép lấy bằnc 1/5 giá tn cao nhấl của tải trọng tác dụng lên cọc;

+ Với mỗi cấp tải trọng, ghi lai sò doc ớ các thiết hị đo; ghi số đầu tiên ngay sau khi đặt tải, 4 số ghi tiếp theo cứ 15 phút mót lán, 2 sô ghi sau đó cứ 30 phút một lần và tiếp theo là

1 ỵ i ờ 1 lần c h o đ ế n khi c h u y ể n \ Ị (dò lún) đã tắt (gọi là ổn đ ị n h q u y ước);

+ Tốc độ lún (chuyển vị) của coc Iroiií; đất đươc coi là ổn định quy ước như sau:

đất cát hoặc đất sét cứng đến dco;

Không quá 0,lmiĩi sau 2 giò quan sát cuối cùng nếu ỏ chân cọc thí nghiệm đật lên dất £ét dẻo mềm đến chảy;

• C ò n đối với c ọ c c h o c á c m ó n g câu ihì khònỉ> quá 0,1 n i m sau 3 0 phút c u ố i c ù n g khi

cọc tựa lên đất hòn lớn, đất cál, đất sét ở trạng thái cimg, hay sau 1 giờ cuối cùng, khi ử chân cọc tựa lên đất séi ở li ạng thái nứa cứng và gần cứng

+ Cần phải lăng tải trọng thí nghiêm tới khi độ lúii không nhỏ hơn 40cm trừ trường hợp

ở chân cọc tựa vào đất hòn lớn cát chặt, cũng nhu sét ở trạng thái cứng, các trường hợp này tải trọng phải được lăng như chươnc liình thí nghiệm dã nêu nhưng không nhỏ hơn 1,5 lần giá trị tải trọng tác dụng lên cọc;

+ Tiến hành dữ lải sau khi đạl tới lải trong lớn Iihấl Dỡ u\i từiìg cấp, m ỗ i cấp lớn gấp đôi

+ Thời điểm dừng thí nghiệm và xác định tải trọng giới hạn, Pgh, được quy định như sau:

• Nếu ứng với một cấp tải nào đó mà độ lún A lăng liên tục (nhưng A vẫn nhỏ hcfn 20mm) thì dừng thử và lấy cấp tải trọng đó làm tải trọng giới hạn cho tất cả các loại công trình;

• Đối với công trình cầu, nếu tổng độ lún A > 40ĩnm mà số gia độ lún ứng với một cấp

tải t rọng n à o b ằ n g h o ặ c lớn hơn 5 lần s ố g i a đ ộ lún c ủ a c ấ p tải t rọng trước đ ó , h o ặ c

độ lún không tắt trong một ngày đêm thì dừng thử và lấy cấp tải trọng trước đó làm tải trọng giới hạn

trọng i n à dưới tác d ụ n g c ủa cấp lái trọng ấy c ó đ ộ lún A, x á c đ ị n h t h e o c ô n g thức sau:

( 2 1 9 )

tr on g đó;

Sgf^: độ lún giới hạn cho phép đối voi cõniỉ trình;

nghiệm và của tải trọna thưc tc lấy c = 0.2

Nếu độ lún A > 4 0 m m thì Pyi, nên láv bằiií’ cấp tải trọng ứng với A = 40mm;

Tải trọng cho phép p.| được xác dinh Iihư sau:

FS

2.2Ơ)trong đó:

m: hệ số điều kiện làm việc, khi tliu tái trọng cliịii nén, lấy m = 1;

FS; hệ số an toàn đối với đất, đưưc lấy như sau: số cọc thử < 6 cọc troníi điểu kiện đất

coc thì p„|, và FS xác định hăiig cách xử lý các kết quả thí nghiệm bằng phưưng pháp thống kê

2 1 3 2 3 T h eo Tiêu chuẩn \á\ilini^K Việr Nam TCXD 196 : ỉ 997

Đối trọng có thể là các cọt nco lioạc chất vẠ( nặng đặt trên mộl hô dầni ihép nằm trên dầm chính Các kích nén cọc dưựí bo irí sao clio lực nén tổn” nằm ứ vị Irí lâni cọc Từ 2 đến 4 đồng hổ thiên phân kế loại hành ninh 5cm dược dùno dc do chuyển vị dầLi cọc Một

1

4 1 0 0 N h ư t rên l i o a c 2 4 g i ờ

i ! 2

+ Gia tải hước 1:

- Cọc đ ư ợ c g i a tải t h e o t ừng cấp 2 5 % , 5 0 % , 1 5 % và 1 00 % tải t r ọ n g l à m v i ệ c v à đ ọ c

đồng hồ do lún tại các thời điểm 1, 2, 4, 8, 15, 60, 120, 180, 24 0 phút và sau từng hai giờ

m ộ t c h o m ỗ i c ấ p n ó i trên;

- T ă n g tải t rọ n g l ên c ấ p m ớ i khi tốc độ lún sau 1 g i ờ là n h ỏ h on 0 , 2 5 m m ;

- Thời gian gia tải ở mỗi cấp không nhỏ hơn 1 giờ;

- Tại cấp tải trọng thiết kế, thòi gian giữ tải không ít hơn 6 giờ và có thể kéo dài đến 24 giờ;

- Giam tải qua các cấp 50%, 25%, 0%, đo chuyển vị hồi phục của cọc tại thời điểm 1, 2,

4 , 15, 3 0 , 6 0 phút Tại c ấ p tải trọng 0 % t he o dõi c h o đ ế n l úc trị c h u y ể n vị là k h ô n g đ ổ i

+ Gia tải bước 2:

- C ọ c đ ư ợ c g i a tải t h e o t ừng c ấp 2 5 , 50, 7 5 , 1 00, 125, 1 50, 2 0 0 % ( v à c ó t h ể t ă n g đ ế n c á c

c ấ p 2 2 5 v à 2 5 0 % tuỳ t h e o ý k i ế n thiết kê') tải trọng l à m v i ệc và đ ọ c đ ồ n g h ồ đ o l ú n tại c á c

thời điểm 1, 2, 4, 8, 15, 60, 120, 180, 240 phút và sau từng hai giờ một cho mỗi cấp nói trên;

- Tăng tải trọng lên cấp mới khi tốc độ lún sau 1 giờ là nhỏ hơn 0,25mm;

- Giữ tải trong ở cấp 200% hoặc 250% trong 24 giờ hoặc cho đến lúc độ lún sau 1 giờ

n h ỏ h ơ n 0, 25 mnn;

Giảm tái qua các cấp 200, 150, 100, 50 và 0% lái Irọiig thiết k ế và

- Đo chuyển vị hổi phục ở đầu cọc sau từng giở cho đến lúc trị chuyển vị là khôna; đổi

+ T h ờ i đ iể t ìì d ừ n g t h í I i i ị l ì i ệ i ì i âifỢc q u y d i n h n i ì i r s a u :

- Cọc bị phá hỏng do vật liệu và kích thước cọc không đám bảo;

- Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tái trọng băne 2,0 lần tái trọng thiết k ế sau 24 giờ lófn

hơn 2% đường kính cọc;

- Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tải Itọne bằiig 2.5 lần tải trọng thiết k ế sau 24 giờ lớn hơn 2,5% đường kính cọc;

- Độ lún được lớn hơn 80mm

+ T ả i í r ọ n í Ị c h o p h é p đ ư ợ c l ự a c liụ N VỚI ỉ n t i l i ó n l ì ấ l r lie o c á c đ i ê u k i ệ n s a n :

- Bằng 40% cấp tải trọng mà ờ đó độ lún tăng liên lục;

- Bằ ng 4 0 % tải t rọng g â y ra đ ộ lún, A, b ằ n g 2 % đ ư ờ n g k í n h c ọ c , d (S(ị = A/d = 2 %,

Sị, - được g ọ i là đ ô lún tương đối);

- Bằng 40% tải trọng giới hạn xác định theo phương pháp tiếp tuyến trên biểu đồ quan

hệ tải trong - độ lún;

2.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC PHUƠNG PHÁP TÍNH TOÁN s ú c CHỊU TẢI THẲNG ĐÚNG CỦA c ọ c KHOAN NHỒl ĐANG SỬDỤNG ở VIỆT NAM

2.2.1 Áp dụng tiêu chuẩn thiêt k ế T C X D 195 :1997 với sỏ liệu thí nghiệm trong phòng

Qua nghiên cứu một sổ vấn để cần xcrn xét và những nhận xét dựa vào ví dụ áp dụng

c ô n g thức tính toán c á c c ô n g trình thực t ế c ó thể n hậ n x é t n h ư sau:

• Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền (thi công bê tông cọc trong vữa

b e nt o ni te ) , tính t h e o c ô n g thức c ủ a tiêu c h u ẩ n nà y c h o kết q u ả k h á n h ỏ s o với t hực t ế v à đặ c biệt là s ức c h ị u tải c ủ a c ọ c d o m a sát h ô n g (khi l ớp đất ở h ô n g c ọ c là t ần g cát).

• C ó thể x e m x é t b ổ s u n g h o ặ c t ham k h ả o đ i ề u c h ỉ n h c á c h ệ s ố Kgtanọ^ và Nj c h o phù hợp với k hả n ă n g c hị u lực thực t ế c ủ a c ọ c k h o a n n h ồ i t ro n g đ i é u k i ệ n thi c ô n g c ó d ù n g vữa

b e nt o n i t e sau:

- K^tancpg tra theo biểu đồ hình 2-2 (hay theo hình 2 - trang 303 TCXD 195) có giá trị rất nhỏ 0), có thể điều chỉnh bằng cách: nhàn K^tancpg với hệ sô' p = 20, nhưng pKgtancp^^ 0,65;

- Hệ số N^= 6, theo Tiêu chuẩn này , sẽ cho giá trị sức chống ở chân thấp hơn thực tế Do

đó có thể điều chỉnh hệ số này; lấy N^, - 6[ 1 + 0,2(h/d)] ; Nj, < 9 (với h = chiều dài cọc được chôn trong đất, d = đường kính cọc);

- Hệ số a tra theo biểu đồ hình 2 4 CLÌa Tiêu chuẩn A U S T R O A D S 1992;

2.2.2 Về áp dụnịỊ tiêu cluian thiết ke 22TCN 272-01 cúa Việt N am và tiêu chuẩn

A A SH T O - LR FI) - 19‘)S cúa Hoa Kỷ cỏ sứ dụriỊiỊ sô liệu thí nghiệm hiện trường

Sức chịu tai của cọc khoan nhói theo dãt ncn (thi cỏnti bè tòng coc trong vữa bentonite),

lính ihco cỏne thức của 'riõii chuán này ch(i kêt L|u;i râl khá gần với thực tê Hệ số sức

khánu q u y đị nh c h o từiiií lóp dâì, do do lãi tiện lợi CỈK) người thiết k ế c ó thế k i ể m tra khả

nãim chịu lưc dối với từni: đia tant; clàì Iiià coc xiivcn qua Tuy còn tương đối mới đối với

dọi Iign kỹ sư (V các tính, nliii'n<j hiện na)' 'riêu chiiân nàv đã và đang được áp dụng trong

tính toán mộl số cầu có vỏn (.1;ILI tir nước neoài và cho kết quá tương đối chính xác với kết

quá thí nghiệm thử tải tĩnh ()■ liicn trưừii” Vì vậy iiẽn áp dụng để tính toán sức chịu tải của

c ọ c klioan nhồi i h c o đất nen ràt liơp 1\'

2.2.3 Vé tiêu chuán thiết ke AUS rR O A D S ;1992 cua ú c

Sức chịu tai cúa cọc khoaii Iihồi ihco đâì nền (thi còng bé tông cọc trong vữa bentonite),

tiic dùim tíiili toán sức cliỊu l;ii cua coc khoan nhổi llico đât nền

2.3 VÍ DU TÌNll TO Á N COC' KHOAN N ỉ l ồ l

Sau day íiiới thicii mội \;'ii ỉx\iii: linh coc kỈKXiii Iihổi trên EX CEL đã thực hiện ở dự án

cầu ĐB (coc nuàm sâu vào Iicn lỉá) \ à cầu MT (coc xuyên qua tầng đất yếu) để bạn đọc

P5

SỔ LIÊU NIIẬP HAN ĐẨLi

TÍNH TOÁN

Cường độ thành bên của hốc dá

( A P P L Y 4 6.5 3.1 A N D F I G U R E 4 / k 5.3.IA ỉ n A A S H T O I99Ổ-CONSULT AASirrO 1998

trong đó

Dj- = Chiều dài hốc đá

= Đường kính hốc đá

= Cường độ cắt giới hạn dọc ihco mặt tiếp xúc cọc với hốc đá

TTiiết kế hốc đá theo cưòng độ nen cua nền đá hoặc bê (ỏng

KHẢ NÀNG CHỊU L ự c CHO PHÉP CliA c ọ c

rÍNH TOÁN SÚC CHlli TẢI c o c KHOAN NHỔl 1 HEO CÔNG THỨC G ố c

(Tlieo thí imhiệin Irườnc (SPT) - TCXD 195 : 1997 - Việt Nam)

C ư (íng đỏ tính toán củ a bê tông cọc Ru 600

Trọng íương riéng của bé íổng "''r 2,5 ưm'

Cương đô giới hạn c h ả y của cót íhèp R c 27000 ưm‘

Cương đõ tính toán của cốt thép Ran 18000 t/ni'

p p thi cồng cọc: '1' có bentonite, '0': không 1

C á c số liéu thí nghiệm đ|a chất

'

-Precast Pilesize

8

9 10

! Iơp

Ị Jn i) -0,95

- 20,00

-39,00 -54,00

15.00 I

18.00 I 14,50

L o a i rin!

0, liiiil' 'd': f!inh V: rơi

ưm'

1,7 1,85

wSức chịu tai tính cùa coc: 339S tán

S ứ c chịu tải cho phép theo đất nén

S ứ c chỊU tải cho phép theo vật liệu Ran.F.

8195 tấn

3398 tấn

Bảng xác định chịu tải cúa cọc theo đất nền phụ thuộc vào chiều sâu và đường kính cọc ử cầu MT

Đ ộ sâu chồn cọc (ni), Đường kính cọc (ni)

Biếu do \;ic đinh sức chiu cú;ì cru’ Ộ2,5m

TÍNH TOÁN SỨC CHIU TẢI c ọ c KHOAN NHỔl THEO CÒNG THỨC c ố c

Tên < cíu

Trụ

Kiểu cọc

DBP5

Ciròĩig độ thành bên cúa hốc đá

(APPLY 4.6.53.1 AN D FỈGURE 4.6.5 J J A IN AASHTO Ỉ996-CONSUỈ-T A A S I r r o l í

trong đó

Dr = Chiều dài hốc đá

Br = Đường kính hốc đá

= Cưòng độ cắt giới hạn dọc theo mặt tiếp xúc cọc với hốc đá

Tliiết kế hốc đá theo cường độ nén của nền đá hoặc bê tông

l,ưc clày nổi, t r ọ n u l ưưnu baii (liáii

149,16

Kli \ NANCI CiiỊU LAiC CilO ĨMIÉP CÚA (■()(

K Ế r l.UẢN

2.4.1 Cik' vân dề cán tính toán

Nlià thầu thi c ỏ n ” c ọ c klìoaii cần tínli loáii \ c ố i m c h ố n g v á c h và inột s ố bài l oán khác pliuc vụ Ihi c ô i m

lliid kê ciic coim tiìiih Ịihu lam ilc \:i\ tiưni; cẩu 22'1'CN được Bõ Giao thônu vận tái b;iii

dùng pliuoni; pluíị') línl) loáii llico cát ti;iim iliiíi ” iới liaii

2.4.2 Ví dụ ve tính toán (lo (in dịnli ()njí \á c h banj; (hép truriíi các ịiiai đoạn thi cònịi S;m J à y là niỏl ví clu vó líiili loáii ỐIIL' chốni! v;ích khi khoaii c ó d ù n g vữa sét đẽ’ g i ữ ổn

c l ị i i h I h à i i l i l ỏ k h o a n

2 4 2 I X í ' i ứ i i i ; s i n Í ! i ^ i d i i l o í ỉ i i l ũ Ị i í l ủ ĩ ó i i i ^ 1 Ì Ì ( ' Ị 1

ỎII*J, v á c l ì l l i é p c l u ơ c h ạ s á u \ ' àc) t r o n u t l i í t b ã i i u b ú i i r u n g i h ú y l ự c M u c l l c r V i b r a t o r M S

20(111 Húa ruim này c ó lực nén clúnu lam hì 4 0 0 0 kN.

LJiiíZ s i u í i nén I r u n e b m l i : = 4 ( ) ( ) ( ) ( K K ) : 1 3 X 3 3 6 = 2 5 H ! m n i "

2 4 2.2 Xớĩ (ỉn (hiỉi iin n ( Iiii OII'.; ilicỊ)

úim suâì kcc) UUII l(ýi haii :

2.4.2.3 D ộ OÚII II(')JI i IKI ôiií; (tinh llieo Tiêu í Imúiì ( liu ỉ)ứ( D IN /(S‘ S()()'2

K + , f ^ ~ h ì

k = 0 , 5 l - r O, 3 4 ( >_ ^ ^ - - 0 2 ) + / ' ^ ^ 0 7 6 )

^ \ ) ã n - L i n n - K X - 0 , 8 3 X A >: f >,|Ị^

= 0 , 8 3 X 1 5 8 3 3 6 X 2 5 0 = 3 2 S 5 5 k N 3^855

4 0 0 0

2 4 2 4 Xé! k h á /lă/iiỊ íjịa»i i liìéii s àii h ạ ỏi iiỊ lliẻp

Chiéii sâu liôii kết của vó ốns thép ha vào tronu đâì dirơc LIỚC lính ià I4,8in Nếu dự kiến

c h i c L i s á u ỏ n g t h é p X L i y c n v à o t r o n g l ứ p c l ã t ( - 4 0 ( ) m s l ) s c k h ò i i H t h ế đ ạ t đ ư ợ c d o h ạ n c h ế

cùa dất nềii T r o n g irưừníỉ hợp hạ ố n g i hé p k h ô n a c ó m a sát thành bê n bên trong v ỏ ố n g Ihép (tio dâì bèn Ironc ố n g thép dirov eâu im o ạ m d à o di m ộ t p h ầ n ) thì c h í lực k h á n g c ủ a đất

chòng lại lực hạ ống thép ciia búa clii co mọt ít phán lưc o’ mũi vó ốne thép Ma sát thành bên bcii nỵoài cúa ống tliép đirơc tíiih tronu Irườim họp vói lực rung hạ ống thép đúng tâm

c ua búa dal giá Irị lối da là 4 0 0 lâìi, klii clt) ina sát ihànlì bê n ( m a sát h ô n g ) bên n g o à i ố n g Iliép đirơc lính vứi c ò n g tliức:

TIX 2 ,5 4 x I4,<s

Sứ d ụ n g c á c h lâp l uận đơn LMÚn iKÌy d ế tính dược l;ìt c á c á c g i á trị m a sát l i ôn g bên

n<Z()ài r đ ố i với c á c tái t r ọ n g lĩnh, khi tló c hi c u dài licn két sc là:

IIX 'IVii imn<j = L| x T t x D XT

2.4.2.Ô Cliiivcn vị iiíỊdiií^

Cường dộ t(íi han fy,|^ = 250 MPa