Nghiên cứu ứng xử của cọc ống bê tông gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp bằng phân tích PTHH

Bài viết này trình bày các phân tích ứng suất và biến dạng của bài toán cọc PCC gia cố nền đất yếu dưới nền đường sắt có đắp cao bằng phương pháp PTHH, sử dụng mô hình 3D qua phần mềm Plaxis 3D.

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CỌC ỐNG BÊ TÔNG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP BẰNG PHÂN TÍCH PTHH

PHAN HUY ĐÔNG*

Study on the behaviours of Large Diameter Cast-in-place Concrete Pipe Pile for piled embankment reinforcement by FEM

Abstract: This paper presents a three-dimensional (3D) numerical

analysis of a case study of a piled embankment project using the “Large diameter cast in-place concrete pipe pile (PCC pile) At this site, PCC pile with diameter of 1m, length of 16m were installed to support the design load of 150 kPa, which are generated by embankment height in range of 3m to 6m and train load In 3D analysis, the actual shape of PCCs and their installation pattern with the in-situ soil parameters were simulated Therefore, the behaviours of Pile under the embankment were analysed with different Pile spacing, Pile length and with or without Pile cap The 3D analysis found that the differential settlement between piles and soil can be controlled by both pile spacing and pile length In addition, selection of length of PCC pile should consider its characteristic since PCC pile is non-reinforcement

1 GIỚI THIỆU *

Bài toán gia cố nền đất yếu dưới nền đường

đắp bằng cọc là một trong những giải pháp tin

cậy và hiệu quả nhất khi áp dụng xử lý nền đất

yếu dưới nền đường đắp cao, ví dụ như đường

dẫn đầu cầu, đường cao tốc, đường sắt,…

Trong đó, giải pháp cọc bê tông ống đường kính

lớn đổ tại chỗ, gọi tắt là cọc PCC đã được áp

dụng ở Việt Nam trong những năm gần đây

(Dong PH, 2016; Phan Huy Đông 2017) Với ưu

điểm chính là dạng cọc ống, thành mỏng, chỉ

dùng bê tông mà không dùng cốt thép, đường

kính lớn, cọc PCC được phát triển riêng cho gia

cố nền đất yếu Cọc PCC được chế tạo tại chỗ

trong ống vách gồm hai ống thép được hàn nối

đồng trục, phía dưới mũi giữa hai ống thép được

cấu tạo bản lề bịt để bảo vệ ngăn không cho đất

xâm nhập vào trong ống vách trong khi hạ Ống

vách được rung và hạ liên tục xuống độ sâu thiết

* Bộ môn Cơ học đất-Nền móng, Đại học Xây dựng

E-mail: dongph@nuce.edu.vn

kế bằng búa rung đến độ sâu thiết kế Trong quá trình rung và hạ ống vách, do mũi cọc dạng hình nêm làm cho đất xung quanh thành cọc bị nén chặt để tạo khoảng rỗng đúng bằng chiều dày thành cọc Sau đó, tiến hành đổ bê tông vào thành rỗng giữa hai ống thép và vừa rung ống vừa rút ống vách lên, bê tông dưới trọng lượng bản thân được đổ toàn vẹn bên trong ống vách, lực rung của máy có tác dụng đầm chặt bê tông cọc đảm bảo chất lượng cọc đồng thời cũng đầm chặt đất xung quanh cọc

Nhằm đánh giá ứng sử của cọc PCC dưới nền đường đắp một cách chính xác hơn, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của cọc (chiều sâu cọc, khoảng cách cọc, chiều cao lớp đất đắp), bài báo này trình bày các phân tích ứng suất và biến dạng của bài toán cọc PCC gia cố nền đất yếu dưới nền đường sắt có đắp cao bằng phương pháp PTHH, sử dụng mô hình 3D qua phần mềm Plaxis 3D Qua đó, đề xuất phương pháp thiết

kế phù hợp với loại cọc này

2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ỨNG

DỤNG PHƯƠNG PHÁP PTHH PHÂN

TÍCH BÀI TOÁN CỌC GIA CỐ NỀN

Nhìn chung, thiết kế cọc dưới nền đắp

thường theo hai phương pháp:

1) Coi nền sau khi gia cố cọc làm việc như

một nền “tương đương”: Phương pháp này

thường chỉ áp dụng cho trường hợp khi vật liệu

cọc có độ cứng không quá lớn so với nền đất (ví

dụ: trụ đất xi măng, cọc đá,…) Khi đó, nền đất

sau khi gia cố sẽ được qui đổi về một nền tương

đương với các chỉ tiêu cơ lý được tính đổi trung

bình có trọng số theo mật độ gia cố (tỷ diện tích

thay thế);

2) Coi nền gia cố cọc làm một nền “liên

hợp” làm việc đồng thời giữa cọc và đất: Theo

phương pháp này, tải trọng từ nền đất đắp sẽ

phân phối một phần vào cọc và phần còn lại vào

nền đất giữa các cọc Tỷ lệ phân phối sẽ phụ

thuộc vào độ cứng của cọc, độ cứng của nền,

khoảng cách cọc, chiều cao nền đắp bên trên

Để nâng cao hiệu quả làm việc của cọc, phát

huy hiệu ứng tập trung ứng suất của nền đắp vào

đầu cọc (hiệu ứng vòm), người ta còn bố trí một

tầng đệm trên đầu cọc, tầng đệm được cấu tạo

thông thường là các lớp vải địa kỹ thuật xen kẹp

lớp cát đệm hoặc lưới địa kỹ thuật xen kẹp trong

lớp đá dăm (Hình 1) Do cọc có độ cứng lớn, lại

được hạ sâu vào các lớp bên dưới, khi thiết kế

cần phát huy tối đa khả năng làm việc của cọc

gia cố (JGJ/T 213- 2010)

Hình 1 Nguyên lý làm việc của giải pháp gia

cọc gia cố nền đất yếu dưới nền đắp

Phương pháp PTHH là đang được ứng dụng rộng rãi trong tính toán thiết kế các bài toán về Địa kỹ thuật (David and Zdravkovic-2001) Trong đó, các phân tích tính toán hiện nay chủ yếu áp dụng bài toán phẳng (2D) Khi đó cọc được mô hình hóa là các phần tử tấm (plate) hoặc phần tử neo ("node to node”) Theo cách

mô tả này có một số tồn tại sau:

- Phần tử dạng neo "node to node": Cọc được mô tả bằng phần tử dạng neo với hai điểm đầu và cuối cố định, cọc chỉ chịu kéo hoặc nén, phần tử không xét đến tương tác giữa cọc và đất xung quanh Do đó đất có thể chảy tự do giữa các cọc Điều này cũng hạn chế và không phản ánh đúng sự làm việc của các cọc

- Sử dụng phần tử tấm (Hình 2): Các phần

tử tấm với các thuộc tính về độ cứng kháng uốn, kháng nén và cả phần tử bề mặt được qui đổi tương đương từ hàng cọc theo một đơn vị chiều dài tính Tuy nhiên, cách phân tích này không cho phép đất chuyển dịch qua khe của các cọc, không phản ánh đúng sự làm việc của nền Do đó, kết quả phân tích cũng sẽ có nhiều hạn chế, đặc biệt là khi khảo sát bài toán ổn định trượt của nền đắp khi xét đến khả năng chống chuyển vị ngang của cọc do cọc có đường kính lớn hoặc khoảng cách cọc giữa các phương là khác nhau

a

Cọc gia cố

b

Hình 2 Sơ đồ tính cho bài toán cọc gia cố nền: a) Sơ đồ thực tế; b) Mô hình tính trong bài toán biến dạng phẳng 2D

Nhằm khắc phục các hạn chế của bài toán

2D, bài báo này các phân tích khảo sát sự làm

việc của cọc dưới các điều kiện biên thay đổi

được thực hiện bằng bài toán 3 chiều (3D), sử

dụng phần mềm Plaxis 3D foundation Toàn bộ

các phân tích ứng suất, biến dạng của nền trong

suốt quá trình gia tải sẽ được mô phỏng theo sơ

đồ 3 chiều

3 ỨNG SỬ CỦA CỌC PCC GIA CỐ

NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP

3.1 Giới thiệu dự án

Cọc PCC đã được áp dụng cho một dự án

xây dựng đường sắt đô thị tại Hà Nội Trong đó

cọc PCC được sử dụng để gia cố nền đất yếu

dưới nền đường đắp cao Bên trên là kết cấu

đường sắt Điều kiện địa chất và giải pháp thiết

kế cọc tại khu vực khảo sát mô tả trên Hình 3

Trong đó, nền đất với nhiều lớp xen kẹp, chiều

dày lớp đất mềm và yếu thay đổi từ 20 m đến

25m, trong đó có lẫn lớp thấu kính cát mỏng

xen kẹp Với yêu cầu chịu tải không quá lớn,

cọc PCC được thiết kế theo mô hình cọc ma sát

Các thông số chính về tải trọng, giải pháp thiết

kế cọc và độ lún cho phép được tổng hợp trên

Bảng 1

Bảng 1 Các thông số kỹ thuật của cọc PCC gia cố nền

vị Giá trị

1 Sức chịu tải yêu cầu của nền gia cố (tại mặt lớp gia cố cọc) kPa 150

4 Chiều dày thành cọc m 0,12

6 Khoảng cách cọc (lưới ô vuông) m×m 3,0 4,0

7 Độ lún dư yêu cầu của nền đắp cm 30

2F 2.30 2a 4.50 3a 7.00 3b 10.80

5a

15.60 6d 17.30 8b 19.70 8e 23.40

2 0 0 3 4 3

12

4 12 14

Hình 3 Điều kiện địa chất và giải pháp

thiết kế cọc PCC

c Đổ mũ cọc; d San lấp làm phẳng bề mặt

Hình 4 Một số hình ảnh thi công cọc PCC tại dự án đường sắt đô thị (Dong PH., 2016)

3.2 Thiết lập sơ đồ tính

Với mục đích nhằm đánh giá sức chịu tải

giới hạn của nền gia cố cọc PCC và tìm hiểu

thêm về ứng xử của nền gia cố cọc trong bài

toán gia tải vào nền liên hợp cọc đất Sơ đồ

làm việc của cọc và nền trong quá trình gia tải

đắp được mô tả bằng phần mềm Plaxis 3D

foundation (Plaxis tutorial Manual) Nội dung

phân tích bằng Plaxis 3D foundation bao gồm

các bước sau:

Bước 1 Lập sơ đồ tính: Dựa trên mặt cắt

thiết kế điển hình của nền đường Hình 5.a, sơ

đồ tính toán được lập trên Hình 5.b Do bài

toán đối xứng qua trục tâm của đường, để

giảm bớt khối lượng phân tích, các sơ đồ phân

tích chỉ xét một nửa của đường Các lớp đất

dời và dính được phân tích theo các dạng mô

hình nền khác nhau Bảng 2 tổng hợp các chỉ

tiêu cơ lý của các lớp đất (mô tả trên hình 3)

được xác định dựa vào báo cáo khảo sát địa

chất tại dự án

a

b

Active pore pres sures

Mô hình 3D

Hình 5 a Sơ đồ tính; b Lưới phần tử trong

mô hình phân tích bằng Plaxis 3D

Bước 2 Xác lập các điều kiện ban đầu:

Cũng giống như sử dụng các phần mềm mô

phỏng bài toán phẳng 2D, khi phân tích

trạng thái ứng suất biến dạng trong bài toán

3D, trước hết cần thiết lập các điều kiên ban

đầu về ứng suất ban đầu (do trọng lượng

bản thân) và áp lực nước lỗ rỗng thủy tĩnh

của nền Ứng suất ban đầu được xác định ở

trạng thái cố kết thường (trạng thái k0) và

áp lực nước lỗ rỗng được xác đinh theo áp

lực thủy tĩnh

Bước 3 Thiết lập thi công cọc: Các cọc

PCC dạng ống có thể mô phỏng bằng phần tử dạng ống (tube) với các thông số vật liệu được gán bằng của bê tông sử dụng tại dự án (Cấp

độ bền B22.5)

Bước 4 Thiết lập thi công nền đắp: Nền đất

đắp là cát

Bảng 2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp đất

Thông

số Đơn vị

MH,

MO

CL-ML&ML ML

Eoed kPa 3450 4800 3000 4913,612 4000 3710,79 7410,79

3.3 Phân tích hiệu quả của cọc PCC gia

cố nền

Nhằm đánh giá vai trò của cọc PCC trong gia

cố nền, bài báo tiến hành khảo sát các trạng thái

ứng suất và biến dạng của nền trong trường hợp

có bố trí cọc và không bố trí cọc với các chiều cao đắp tăng dần (thông số thiết kế được mô tả trong Bảng 1)

Nền tự nhiên

H đắp = 5m

a Chuyển vị của nền không có cọc

Cọc 3mx3m, , dài 16m

H đắp = 5m

b Chuyển vị của nền có cọc

c Mô tả chuyển vị ngang của cọc

-25 -20 -15 -10 -5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Hđắp=3m Hđắp =3m Hđắp=4m Hđắp=4m Hđắp=5m Hđắp=5m

Có cọc Không có cọc

d Chuyển vị ngang của nền tại vị trí chân mái dốc trong trường hợp có cọc

và không có cọc Hình 6 Kết quả phân tích chuyển vị của nền trong các trường hợp có cọc và không có cọc

Kết quả phân tích chuyển vị (lún và chuyển

vị ngang) của nền gia cố cọc, cũng như ứng sử

của cọc được mô tả trên Hình 6 và Hình 7 Cụ

thể như sau:

Chuyển vị thẳng đứng (Độ lún):

Trường hợp nền tự nhiên (Hình 6.a và Hình

7.a): Chuyển vị đứng chủ yếu chỉ tập trung vào

các lớp đất bên trên, phạm vi phân phối cho thấy

vùng ảnh hưởng xấp xỉ bằng kích thước bề rộng

của nền gia tải Độ lún của nền là khá lớn, khi

chiều cao đắp đến trên 4m, nền có dấu hiệu bị

trượt trồi, khi chuyển vị đứng của một số điểm

gần chân mái đắp có xu thế chuyển vị lên trên

Trường hợp có cọc (Hình 6.b và Hình 7.b):

Phạm vi ảnh hưởng xuống sâu hơn, có thể thấy

đến hết chiều dài cọc, điều này là do cọc tiếp

nhận tải trọng và phân phối dọc theo thân cọc

Độ lún của nền khi gia cố cọc giảm đáng kể Có

thể thấy, ở chiều cao thiết kế (5m) chuyển vị

của nền xấp xỉ12 cm, đáp ứng yêu cầu về độ lún

theo thiết kế

Chuyển vị ngang của nền:

Trường hợp không có cọc (Hình 6.a và 6.d):

Chuyển vị ngang chủ yếu chỉ tập trung ở vị trí

chân mái dốc Khi chiều cao đắp trên 5m,

chuyển vị ngang lớn và tăng mạnh Chân mái dốc bị đẩy trồi

a

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

H đắp = 1m

H đắp = 2m

H đắp = 3m

H đắp = 4m

H đắp = 5m

H đắp = 6m

b

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

H đắp = 1m

H đắp = 2m

H đắp = 3m

H đắp = 4m

H đắp = 5m

H đắp = 6m

Hình 7 Độ lún của nền đất yếu theo các chiều cao đắp (H đắp) khác nhau:a Nền tự nhiên;

b Nền gia cố cọc (3mx3m)

Trường hợp có cọc (Hình 6.c và 6.d): Chuyển vị ngang phân bố đều hơn và vùng ảnh hưởng xa hơn về phía ngoài nền đắp Kết quả

khảo sát chuyển vị ngang của cọc cho thấy các

cọc ở biên chịu chuyển vị ngang nhiều hơn so

với các cọc ở tim đường Khi chiều cao đắp 5m,

chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cọc biên là xấp

xỉ 5,67 cm

Áp lực nước lỗ rỗng dư:

Kết quả phân tích áp lực nước dư trong nền

đất ngay sau khi thi công đắp được mô tả trong

Hình 8 Trường hợp nền tự nhiên, tại thời điểm

thi công đắp xong (tốc độ đắp trung bình lấy

theo tốc độ đắp thực tế tại dự án, xấp xỉ

0,5m/ngày), áp lực nước lỗ rỗng dư trong nền

tăng cùng với khi tẳng tải trọng đắp Toàn bộ áp

lực đất đắp sẽ tác dụng vào nước trong lỗ rỗng

và tiêu tán dần theo thời gian Tuy nhiên trường

hợp có cọc, phần lớn tải trọng đắp phân phối

vào cọc, do đó áp lực nước dư tăng lên là không

đáng kể giá trị áp lực nước dư còn giảm khi

tăng chiều cao đắp, điều này có thể giải thích là

khi tăng chiều cao đắp, xuất hiện hiệu ứng vòm,

tải trọng đắp sẽ phân phối vào cọc nhiều hơn và

vào đất giữa các cọc ít hơn do đó áp lực nươc

dư cũng giảm theo

d

(*H)

Hình 8 Áp lực nước dư tại độ sâu xấp xỉ 5m

(lớp đất số 3a)

3.4 Phân tích ảnh hưởng của mật độ gia

cố cọc

Nhằm đánh giá ảnh hưởng của mật độ gia cố

cọc và sự làm việc tương tác giữa cọc với đất

nền giữa các cọc, các kết quả độ lún, chuyển vị

ngang của nền cũng sẽ được khảo sát ở các

khoảng cách cọc khác nhau 3mx3m, 4mx4m và

5mx5m Thông số khác về cọc vẫn được giữ

nguyên như thông số thiết kế trong Bảng 1

-0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

Cọc 3mx3m Cọc 5mx5m Cọc 4mx4m

Hình 9 Độ lún của nền đất yếu tại vị trí giữa các cọc với các khoảng cách cọc khác nhau

-25 -20 -15 -10 -5

0

Chuyển vị ngang (m)

Hình 10 Chuyển vị ngang tại vị trí cọc và vị trí của đất tại chân mái dốc với các khoảng cách

cọc khác nhau

Kết quả trên Hình 9 ứng với chiều cao đắp

H = 5m cho thấy, độ lún của nền đất yếu tăng

Chiều cao đắp 5m

đáng kể khi khoảng cách giữa các cọc tăng lên

Khi chiều khoảng cách cọc tăng lên 4mx4m

chuyển vị của nền tại tim đường xấp xỉ 26,7 cm

xấp xỉ với độ lún yêu cầu Khi khoảng cách cọc

5mx5m độ lún của nền đã vượt giá trị yêu cầu

Hình 10 biểu diễn chuyển vị ngang tại điểm ở

chân ta luy đắp ở vị trí cọc và vị trí giữa các

cọc Như vậy, khi khoảng cách cọc chỉ là

3mx3m, thì chuyển vị ngang tại vị trí của cọc và

vị trí đất giữa các cọc là tương đối giống nhau

Tuy nhiên, khi khoảng cách cọc tăng thì sự khác biết trở lên rõ ràng hơn đặc biệt ở độ sâu đến 5m Điều này chứng tỏ rằng, đất giữa các cọc đã

có xu thế chuyển dịch ngang nhiều hơn, nền vân

có khả năng bị phá hoại trượt, không phải là ở vị trí cọc và là vị trí giữa các cọc

3.7 Ảnh hưởng khi thay đổi chiều dài cọc

Tiến hành thay đổi chiều dài cọc từ 12m, 16m và 20 m Các thông số khác của cọc và nền giữ nguyên theo thiết kế trong Bảng 1

Hình 11 Hình ảnh mô tả vùng chuyển vị ngang của cọc

Vùng huy động làm việc của cọc:

Kết quả phân tích trên Hình 11 cho thấy, khi

cọc có chiều dài ngắn, chuyển vị ngang của cọc

phân bố tương đối đều suốt chiều dài cọc Tuy

nhiên khi chiều dài cọc tăng dần, phạm vi ở phía

trên đầu cọc có xu thế chịu biến dạng ngang

nhiều hơn so với phần phía dưới, cọc sẽ chịu

uốn nhiều hơn Do cọc PCC không có cốt thép,

nền đây là ghi chú rất quan trọng cho các kỹ sư

thiết kế khi quyết định chiều dài cọc Ở trường

hợp cọc dài 20m, ngàm vào lớp đất cứng, hình

ảnh phân phối chuyển vị ngang của đầu cọc cho

thấy rõ rệt là cọc chịu uốn nhiều hơn, chân cọc

gần như không có biến dạng

Độ lún của nền:

Kết quả phân tích độ lún của nền và của cọc

tại vị trí mặt cắt đi qua đỉnh một hàng cọc biểu

diễn trên Hình 12 cho thấy, khi giảm chiều dài

cọc thì độ lún của nền và của cọc đều tăng Tuy

nhiên, Độ chênh lún giữa vị trí cọc và vị trí cọc

phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách cọc mà ít chịu ảnh hưởng của chiều sâu cọc

-0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

Cọc dài 12m Cọc dài 16m Cọc dài 20m

a Khoảng cách cọc 3mx3m

-0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

Cọc dài 12m

Cọc dài 16m

b Khoảng cách cọc 4mx4m

-0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

Cọc dài 12m

Cọc dài 16m

c Khoảng cách cọc 5mx5m

Hình 12 Độ lún của nền tại mặt cắt đi qua

vị trí đỉnh cọc với chiều cao đắp 5m

3.8 Ảnh hưởng của mũ cọc

Nhằm đánh giá ảnh hưởng của mũ cọc

trong khả năng phân phối tải trọng của nền

đất đắp vào cọc để khai thác tối đa khả năng

làm việc của cọc, bài báo đã tiến hành phân

tích ảnh hưởng của mũ cọc trong bài toán với

nền đắp cao 5m với các trường hợp không có

mũ cọc và trường hợp mũ cọc mở rộng

1,5mx1,5m

Hình 13 mô tả hình chiếu bằng vùng tập

trung ứng suất tại vị trí đỉnh cọc cho hai

trường hợp cọc không mở rộng mũ và cọc có

mở rộng mũ trường hợp khoảng cách cọc là

5mx5m Khi có mũ cọc, ứng suất tập trung

vào đầu cọc tăng lên đáng kể từ 509 kPa lên

đến 630 kPa do ảnh hưởng của hiệu ứng vòm

phân phối tải trọng vào cọc Kết quả phân

tích trên Hình 14 cho thấy, hiệu quả của việc

mở rộng mũ cọc là không lớn nếu khoảng

cách cọc nhỏ (trường hợp khoảng cách cọc

3mx3m), khi độ lún tại vị trí cọc và vị trí nền

đất giữa các cọc là không khác nhau nhiều

Tuy nhiên khi khoảng cách cọc lớn hơn, việc

mở rộng mũ cọc sẽ tăng hiệu ứng vòm và

phát huy khả năng phân phối tải trọng của

nền đất đắp xuống mũ cọc Như vậy mũ cọc

có vai trò lớn trong việc tăng khả năng phân

phối tải trọng về đầu cọc cũng như để hạn

chế độ chênh lún giữa vị trí cọc và nền đất

xung quanh

a Trường hợp không mũ cọc

b Có mũ cọc 1,5mx1,5m Hình 13 Vùng phân phối ứng suất theo phương đứng tác động vào mũ cọc

-0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1

KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)

Không có mũ Không có mũ

Mũ cọc 1.5x1.5m Mũ cọc 1.5mx1.5m

Cọc 5mx5m Cọc 3mx3m

Hình 14 Độ lún của cọc và nền trong trường hợp có mũ cọc và không có mũ cọc

4 KẾT LUẬN

Các kết quả phân tích trong bài báo này cho thấy, khi mô tả bài toán cọc gia cố nền đất yếu dưới nền đắp bằng mô hình 3D giúp mô tả được chính xác hơn điều kiện làm việc cũng như tương tác giữa cọc và nền Các phân tích trong bài báo này đưa đến một số kết luận sau:

- Việc phân tích bài toán bằng mô hình 3D giúp mô tả được chuyển vị ngang giữa đất và cọc, do đó sẽ mô tả chính xác hơn ổn định trượt của nền đắp

- Độ lún cũng như độ chênh lún của nền

giữa vị trí có cọc và đất giữa các cọc tăng

đáng kể khi khoảng cách cọc tăng Để giảm

độ lún chung của nền cũng như độ chênh lún

giữa cọc và đất, có thể cấu tạo mở rộng mũ

cọc để tăng khả năng phân phối tải trọng vào

cọc Khi khoảng cách cọc lớn, độ lún của

nền đất giữa các cọc sẽ diễn ra theo thời

gian do nền đất chịu nén, áp lực nước thặng

dư tăng lên

- Lựa chọn chiều dài cọc khi gia cố: Cọc

PCC là loại cọc ống, thành mỏng không dùng

cốt thép, do đó khả năng chịu uốn kém Khi

gia cố nền đất yếu bằng cọc cần hết sức lưu ý

lựa chọn chiều dài cọc hợp lý (hết phạm vi

huy động được ma sát thành cọc) để cho phép

cọc có thể chuyển vị cùng với nền đất

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Dong PH., Quynh VM., (2016), “Case history of applicability of Large Diameter Cast-in-place Concrete Pipe Pile for foundation treatment

in Vietnam” Proceeding of the 2nd Conference

on Transport Infrastructure with Sustainable Development Construction Publishing House

2 Phan Huy Đông, (2017), “Giải pháp Cọc

bê tông ống đường kính lớn đổ tại chỗ cho gia

cố nền đất yếu”, Tạp chí địa kỹ thuật, 2017

3 JGJ/T 213 – 2010: Technical specification for composite foundation of cast-in-place concrete large-diameter pipe pile- China

4 Hồ Anh Tuấn và Trần Bình, “Phương pháp phần tử hữu hạn”

5 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Plaxis – Plaxis tutorial Manual

6 David M Potts and L Zdravkovic, 2001,

“Ứng dụng PTHH trong địa kỹ thuật”

Người phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƯỜNG