Nghiên cứu so sánh sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ với cọc bê tông cốt thép đúc sẵn cho các công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Trà Vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG VŨ LINH NGHIÊN CỨU SO SÁNH SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ VỚI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ TRÀ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DƯƠNG VŨ LINH

NGHIÊN CỨU SO SÁNH SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ VỚI CỌC

BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình

dân dụng và công nghiệp

Mã số: 85 80 201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN

Phản biện 1: PGS.TS ĐẶNG CÔNG THUẬT

Phản biện 2: TS NGUYỄN HUY GIA

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa

Đà Nẵng vào ngày 09 tháng 11 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường

Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

hư ng n m ng cọc à sự ựa chọn hợp của c c kỹ sư thi t

k đối với c c công trình xây dựng trên nền đất y u khi c c phư ng

n m ng nông thông thường không đ p ứng c c yêu cầu chịu ực

M ng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn à một trong nh ng giải ph p k t cấu m ng được ưu tiên p dụng cho c c công trình c chiều cao không qu ớn, m t b ng thi công rộng r i c th bố tr m y ép cọc

ho c ảnh hư ng của sự n ép đất khi ép cọc không ảnh hư ng đ n

c c công trình ân cận Trong thời gian gần đây, phư ng n m ng cọc khoan nhồi đường k nh nh đ được c c kỹ sư thi t k ứng dụng

kh nhiều trên nhiều công trình xây dựng thay th cho phư ng n

m ng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, đ c biệt cho c c công trình xây chen trong đô thị do c nh ng ưu th vượt trội về kỹ thuật, thi công,

t nh an toàn so với phư ng n cọc

Đối với một công trình cụ th , đ ựa chọn phư ng n m ng cọc hợp , đòi h i phân t ch dựa trên nhiều y u tố kh c nhau, trong

đ c c y u tố về kỹ thuật, thi công, hiệu quả về kinh t , thời gian thi công, t nh an toàn, đảm bảo không ảnh hư ng đ n công trình ân cận

à nh ng y u tố c bản và quan trọng dùng đ so s nh ựa chọn phư ng n m ng hợp

Ngày 05 th ng 02 năm 2016 Thủ tướng Ch nh phủ đ ra Quy t định số 241/QĐ-TTg về việc công nhận thành phố Trà Vinh à đô thị oại II trực thuộc tỉnh Trà Vinh [1]; ngày 31/10/2018 Thủ tướng

Ch nh phủ đ ra Quy t định số 1443/QĐ-TTg về việc phê duyệt điều chỉnh quy hoạch ph t tri n kinh t - x hội tỉnh Trà Vinh đ n năm

2020, tầm nhìn đ n năm 2030 [2], tại Quy t định này, thành phố Trà Vinh được định hướng à đô thị oại I trực thuộc tỉnh Trà Vinh vào năm 2030

Với định hướng ph t tri n như đ nêu, hiện nay trên địa bàn thành phố Trà Vinh đ và đang tri n khai nhiều dự n, công trình xây

700 giường, tòa nhà ch nh của công trình này c chiều cao 10 tầng; trụ s Ngân hàng Đầu tư h t tri n Việt Nam, trụ s Sacom ank, trụ s Đông ank, tất cả đều với quy mô 7 tầng, c c nhà phố khu trung tâm chợ Trà Vinh với chiều cao 5-6 tầng Hiện nay, c c công trình xây dựng này chủ y u sử dụng phư ng n m ng cọc bê tông cốt thép, thi công b ng công nghệ ép tĩnh

Nghiên cứu trong uận văn này đề cập đ n khả năng sử dụng cọc khoan nhồi đường k nh nh và cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thông qua việc thi t k hai phư ng n m ng kh c nhau ứng với điều kiện địa chất và kh hậu của thành phố Trà Vinh cho một công trình

cụ th Từ đ so s nh, đ nh gi dựa trên nh ng tiêu ch về kỹ thuật, thi công, hiệu quả kinh t , thời gian thi công, t nh an toàn, khả năng ảnh hư ng đ n công trình ân cận và đề xuất khả năng ứng dụng giải

ph p m ng cọc khoan nhồi đường k nh nh cho c c công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Trà Vinh

2 Mục tiêu nghiên cứu

T nh to n hai phư ng n m ng cọc: cọc khoan nhồi đường

k nh nh và cọc bê tông cốt thép đúc sẵn cho một công trình cụ th ;

So s nh, đ nh gi ưu nhược đi m của phư ng n m ng cọc khoan nhồi đường k nh nh so với phư ng n m ng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn;

Đề xuất khả năng sử dụng cọc khoan nhồi đường k nh nh cho

c c công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Trà Vinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: m ng cọc khoan nhồi đường k nh nh

và m ng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

Phạm vi nghiên cứu: p dụng cho c c công trình xây dựng sử

dụng phư ng n m ng cọc trên địa bàn thành phố Trà Vinh

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thuy t: tìm hi u c c tài iệu, phư ng ph p t nh

to n sức chịu tải và kỹ thuật thi công của cọc khoan nhồi đường k nh

nh và cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

p dụng t nh to n trên công tr nh thực t tại địa phư ng

5 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu t ng quan về cọc khoan nhồi đường k nh nh , cọc

bê tông cốt thép đúc sẵn

C s khoa học t nh to n sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường k nh nh , cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

p dụng t nh to n c c phư ng n m ng cọc khoan nhồi đường

k nh nh , m ng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn đối với công trình cụ

th trên địa bàn thành phố Trà Vinh

hân t ch, so s nh và đ nh gi ưu nhược đi m của hai phư ng

n m ng cọc Đề xuất khả năng sử dụng m ng cọc khoan nhồi đường

k nh nh cho c c công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Trà Vinh

6 ngh ho học và thực tiễn c đề tài

Nghiên cứu và đề xuất khả năng thực t sử dụng cọc khoan nhồi đường k nh nh trong phư ng n thi t k m ng cọc đối với c c công trình trên địa bàn thành phố Trà Vinh

7 Cấu tr c uận văn

Ngoài phần m đầu, k t uận và ki n nghị, tài iệu tham khảo trong uận văn gồm c c c chư ng như sau:

hư ng đối với c c k t cấu xung quanh, đối với đất và môi trường

C c cọc này c th được thi công trong điều kiện môi trường hạn ch

ra vào và trong tất cả c c oại đất cũng như tất cả c c điều kiện địa chất

1.1.4 Ưu điểm, nhược điểm c cọc ho n nhồi đường

Cọc ép được ch tạo b ng bê tông cốt thép đúc sẵn (c th tại

xư ng ho c ngay tại công trường) và dùng thi t bị ép xuống đất M c

bê tông ch tạo cọc từ 300 tr ên

Quy trình sản xuất cọc

1.3 THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ VÀ CỌC BÊ TÔNG ĐÚC CỐT THÉP ĐÚC SẴN

1.3.1 Thi c ng cọc ho n nhồi đường nh nhỏ

1.3.2 Thi c ng cọc ê t ng cốt th p đ c sẵn cọc p

- hư ng n 1: Đào đất trước khi ép cọc

- hư ng n 2: ép cọc trước khi đào đất

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Hiện nay m ng cọc khoan nhồi đường k nh nh được sử dụng rất ph bi n trong c c công trình dân dụng vốn tư nhân trên địa bàn nhiều tỉnh thành trên cả nước do nh ng ưu đi m vượt trội về khả năng chịu ực, công nghệ thi công thuận ợi, đ p ứng c c yêu cầu kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh t , đ c biệt à giảm thi u khả năng ảnh

hư ng đ n công trình ân cận trong qu trình thi công, phù hợp với

c c công trình xây chen và kh khăn về vận chuyện vật tư, t chức

m t b ng thi công Đ c th p dụng rộng r i phư ng n sử dụng cọc khoan nhồi ti t đường k nh nh tại thành phố Trà Vinh, nhất à đối với c c công trình vốn nhà nước, cần c nh ng nghiên cứu đ nh

gi , so s nh phư ng n cọc khoan nhồi đường k nh nh với phư ng

n cọc bê tông cốt thép thi công b ng phư ng ph p ép tĩnh Nội dung này s được thực hiện tại Chư ng 3 của uận văn này trên một công trình cụ th với điều kiện địa chất, thủy văn tại thành phố Trà Vinh

CƠ Ở LÝ THUYẾT T NH TOÁN CỌC T NG C T TH P

Đ C N V CỌC KHOAN NH I ĐƯ NG K NH NHỎ

Tiêu chu n Việt Nam TCVN 10304:2014 M ng cọc - Tiêu chu n thi t k [5] trình bày cụ th việc thi t k m ng cọc c c oại Nội dung chư ng này s trình bày phư ng ph p t nh to n cọc khoan nhồi và cọc ép

2.1 TÍNH TOÁN CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ

M ng cọc à một oại m ng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình ớn ho c ớp đất tốt n m sâu dưới òng đất M ng cọc gồm

c cọc và đài cọc, trong đ cọc à bộ phận ch nh c t c dụng truyền tải trọng từ công trình ên tầng đất dưới mũi cọc và c c ớp đất xung quanh cọc Đài cọc à bộ phận iên k t c c cọc thành một khối Sức chịu tải cực hạn (Qu) à tải trọng mà tại đ vật iệu ho c đất nền bị ph hoại và được ấy gi trị nh nhất của gi trị sức chịu tải theo vật iệu (Quvl) và theo đất nền (Quđn)

2.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN

Nội dung phần này s trình bày phư ng ph p t nh to n cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thi công theo phư ng ph p ép tĩnh theo Tiêu chu n Việt Nam TCVN 10304:2014 - M ng cọc - Tiêu chu n thi t

k [5]

2.2.1 T nh toán sức chịu tải c cọc theo vật iệu

Hầu h t trường hợp thi t k thực t là cọc chịu lực nén đúng tâm do đài truyền vào từ công trình bên trên, vật liệu cọc bê tông cốt thép thường Dùng công thức t nh to n như cấu kiện bê tông chịu nén đúng tâm của TCVN 5574:2012 - t cấu bê tông cốt thép - Tiêu chu n thi t k [6] như sau:

Pvl=φ(RbAb+RscAst) (2.8)

2.2.2 T nh toán sức chịu tải c cọc theo đất nền

- Sức chịu tải của cọc theo đất nền x c định đối với cọc chịu

nén như sau:

Qa=γoγnRc,uγk−Wc (2.9)

- Trong thực hành thi t k hiện nay ph bi n tính toán sức chịu tải cọc theo k t quả thí nghiệm xuyên tiêu chu n (SPT) dùng 2 công thức Meyerhof và công thức của Viện ki n trúc Nhật Bản như sau: Công thức Meyerhof về sức chịu tải trọng nén cực hạn:

Rc,u = qbAb+u∑fili (kN)

2.2.3 Kiểm tr hả năng chịu tải c cọc

- Theo quy định của TCVN 10304:2014, tải trọng nén dọc trục tác dụng lên cọc cần so sánh với sức chịu tải tính toán theo vật liệu

và theo đất nền (Qa) như t nh to n trên

- Tải trọng công trình truyền lên móng là tải trọng tính toán (có hệ số vượt tải) theo tiêu chu n Việt Nam, do tiêu chu n tính toán theo phư ng ph p Trạng thái giới hạn

3 của uận văn này

T NH TOÁN V O ÁNH PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NH I ĐƯ NG K NH NHỎ V MÓNG CỌC

3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC THÀNH PHỐ TRÀ VINH

60 qua tỉnh B n Tre, cách thành phố Cần Th 95 km Trà Vinh được bao bọc b i sông Tiền, sông Hậu với 02 cửa Cung Hầu và Định

An nên giao thông đường thủy c điều kiện phát tri n

3.1.2 Đặc điểm đị hình, đị chất

Trà Vinh n m phần cuối cù lao kẹp gi a sông Tiền và sông Hậu Địa hình chủ y u là nh ng khu đất b ng phẳng với độ cao trên dưới 1 m so với m t bi n Đ c đi m điều kiện địa chất thành phố Trà Vinh được trình bày trong ảng 3.1 [7]

3.2 TÍNH TOÁN SO SÁNH PHƯƠNG ÁN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHÁCH TỈNH TRÀ VINH

Nội dung mục này s ti n hành t nh to n sức chịu tải của cọc theo vật iệu và sức chịu tải của cọc theo đất nền theo c c phư ng n

đề xuất, so s nh đ nh gi c c phư ng n dựa trên c tiêu ch như: sức chịu tải của cọc, số ượng, đường k nh (cạnh), chiều dài cọc, k ch thước đài cọc đ đảm bảo bố tr cọc hợp theo c c quy định; t nh

ún cho m ng

- hư ng n thi t k hiện tại sử dụng cọc bê tông y tâm ứng suất trước: đối với phư ng n này, đ c sức chịu tải của cọc, số ượng, chiều dài, đường k nh, k ch thước đài nên không cần t nh

- Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu c của đất nền;

- Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền;

- Sức chịu tải của cọc theo th nghiệm xuyên tiêu chu n S T

Từ k t quả của 3 trường hợp, chọn trường hợp cọc c sức chịu tải nh nhất đ t nh to n c c bước ti p theo như đ trình bày

3.2.1 Giới thiệu về c ng trình

Công trình Nhà kh ch tỉnh Trà Vinh à công trình cấp III, thuộc dự n đầu tư: Nhà h ch Tỉnh Ủy Trà Vinh, do Văn phòng tỉnh ủy Trà Vinh àm chủ đầu tư với gi trị kinh ph phê duyệt à 18.887.194.000 đồng Công trình được xây dựng tại số 92 đường Lê Lợi, phường 1; thành phố Trà Vinh Diện tích chi m đất: 672 m2

3.2.2 T nh toán, thiết ế và so sánh các phương án m ng cọc hác nh u

Phư ng n m ng c c ê t ng t m ứng u t t ư c

trình C c thông số thi t k cho c c m ng M3, M5 và M7 th hiện trong ảng 3.2 [8]

Trong phư ng n thi t k , t ng chiều dài cọc à 27 m, mũi cọc được đ t trong ớp đất số 5, ớp sét x m vàng trạng th i nửa cứng,

độ sâu 28 m so với m t đất tự nhiên

M t b ng bố tr m ng, vị tr c c m ng đi n hình được ựa chọn

- T nh sức chịu tải của cọc:

- X c định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền: Sức chịu tải cho phép của cọc:

p p

s

s a

FS

Q FS

Q Q + Tính sức kh ng mũi của c c:

Chia c c ớp đất cọc xuyên qua thành c c ớp nh (xem phụ

ục 1.1), c c thông số và k t quả t nh to n như trong ảng 3.6

ựa trên k t quả t nh to n sức chịu tải của cọc trong 4 trường hợp: sức chịu tải theo vật iệu (192,57 T), sức chịu tải theo chỉ tiêu

c nền đất (122,26 T) và sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất

nền (77,57 T), và sức chịu tải theo th nghiệm xuyên tiêu chu n S T,

chọn sức chịu tải của cọc à 77,57 T đ thi t k m ng cọc ép ti t diện vuông 40 40 cm, dài 27 m

c nh ố ượng c c ch n k ch thư c i

- c nh ố ượng c c t ong i m ng: từ t hợp nội ực đ

trình bày trong ảng 3.3, ứng với N0

tt và N0

tc, ựa chọn số ượng cọc trong c c đài m ng M3, M5 và M7 như trong ảng 3.8 và Hình 3.7

' ,

u vl cb cb b b sn sn

Theo mục 7.1.9 TCVN 10304-2014: sức chịu tải theo cường

độ vật iệu phải nhân với hệ số điều kiện àm việc cb = 0,85

- hi đ bê tông trong khoảng không gian chật hẹp, dưới dung dịch khoan ho c dưới nước c sử dụng ống v ch phải k đ n hệ số biện ph p thi công cọc, khi đ ’

- Sức chịu tải c cọc theo chỉ tiêu cơ ý c đất nền:

Theo điều 7.2 mục 7.2.3.1, TCVN 10304:2014 [5], sức chịu

tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu c đất nền được x c định theo

, ( )

t quả t nh to n gi trị f i l i như trong ảng 3.10

 Vậy sức chịu tải ọ theo chỉ t êu ơ lý đất nền:

- Sức chịu tải c cọc theo chỉ tiêu cường độ c đất nền:

Theo công thức G1, phụ lục G, TCVN 10304:2014), sức chịu tải của cọc t nh theo chỉ tiêu cường độ đất nền được t nh:

Vậy sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

- Sức chịu tải c cọc theo th nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

Theo phụ ục G, TCVN 10304:2014 T nh sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của Viện ki n trúc Nhật ản 1988 (mục G.3.2)

19,47 1,90 0,5 0,85 18,59 7,44

ớp1

1,5 1,5 50

13,35 2,50 0,5 0,85 21,25 31,88

ớp 5 16

26 1,85 100

247 0,39 1,0 0,85 85 157,3

Vậy sức chịu tải cực hạn của cọc nhồi theo th nghiệm xuyên tiêu chu n S T:

- Chọn sức chịu tải cho ph p c cọc:

Các loại sức chịu tải đ t nh to n cho k t quả như sau:

+ Sức chịu tải theo cường độ vật liệu: R v1 = 1446,15 kN

+ Sức chịu tải theo chỉ tiêu c : R c,u1 = 958,06 kN

+ Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ: R c,u2 = 1213,733 kN

+ Sức chịu tải theo k t quả xuyên tiêu chu n: R =

Chọn giá trị sức chịu tải nh nhất đ tính toán: R c,u1 = 958,06 kN

c nh ố ượng c c nh i ch n k ch thư c i

- c nh ố ượng c c t ong i m ng: từ t hợp nội ực đ

trình bày trong ảng 3.3, ứng với N0

tt và N0

tc, ựa chọn số ượng cọc nhồi trong c c đài m ng M3, M5 và M7 như trong ảng 3.13 và Hình 3.8

ch n cọc (m)

= 229,33 T

N0 tc

= 200

T

M ng M5

N0 tt

= 339,78 T

N0 tc

= 295,5 T

M ng M7

N0 tt

= 450,27 T

N0 tc

= 391,5 T

Theo thống kê, m ng M3 c 23 đài, m ng M5 c 15 đài và

m ng M7 c 4 đài T ng hợp k t quả t nh to n c c phư ng n m ng cọc và phư ng n thi t k được trình bày trong ảng 3.14 C c thông

số của c c phư ng n th hiện trong ảng 3.15