đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng phương pháp phụt vữa thành biên trên cơ sở thí nghiệm o cell

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHNGUYỄN PHÚC BÌNH AN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NÂNG CAO SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA THÀNH BIÊN TRÊN CƠ SỞ THÍ NGHIỆM O-CELL LU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN PHÚC BÌNH AN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NÂNG CAO SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA THÀNH BIÊN TRÊN CƠ SỞ THÍ NGHIỆM O-CELL

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH – 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐH MỞ TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

4 TS LÊ HOÀI LONG

5 TS NGUYỄN THANH PHONG

Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa Sau đại học sau khi luận văn đã được sửa chữa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-

Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN PHÚC BÌNH AN Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 23/03/1985 Nơi sinh: Tp.HCM

Địa chỉ mail: nguyenphucbinhan@gmail.com Điện thoại: 0903040706 Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

I- TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NÂNG CAO SỨC CHỊU TẢI CỌC

KHOAN NHỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA THÀNH BIÊN

TRÊN CƠ SỞ THÍ NGHIỆM O-CELL

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu kết quả thí nghiệm O-cell hiện trường của 2 cọc (không phụt vữa

và phụt vữa) ở dự án Lancaster để đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải của

phương pháp phụt vữa thành biên cọc

Đánh giá mức độ hiệu quả của phương pháp phụt vữa theo thực nghiệm và đề xuất

Kiểm tra công thức giải tích sức chịu tải theo kinh nghiệm của đơn vị thi công trong lĩnh vực này và đưa ra đề xuất

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28.02.2017

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27.09.2017

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

Tp.HCM, Ngày … tháng … năm 2017

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA

PGS.TS TRẦN TUẤN ANH TS LÊ THỊ THANH THU

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu nhà trường, trường Đại học Mở, đặc biệt là quí thầy cô trong Khoa Xây dựng và Điện, đã nhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình học tập, quan tâm giúp đỡ và đã tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi học tập tại trường

Luận văn Thạc sĩ là sản phẩm tổng hợp của chương trình đào tạo hệ cao học của trường Đại học Mở Qua luận văn thạc sĩ, các thầy cô có thể đánh giá lại một cách tổng quát nhất về trình độ kỹ thuật chuyên môn của học viên, còn học viên cũng qua

đó cũng nhìn lại về bản thân trong quá trình học tập nghiên cứu tại trường Đại học

Mở

Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là

nhờ phần lớn sự giúp đỡ tận tình và tâm huyết của PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

Xin được gửi lời tri ân chân thành nhất đến PGS.TS TRẦN TUẤN ANH đã

tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp Cao học Xây dựng khóa 2015 đã hỗ trợ mình rất nhiều trong quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày … tháng … năm 2017

HỌC VIÊN

NGUYỄN PHÚC BÌNH AN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NÂNG CAO SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA THÀNH BIÊN TRÊN CƠ SỞ THÍ NGHIỆM O-CELL

TÓM TẮT: Nghiên cứu khả năng nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng

phương pháp phụt vữa thành biên trên cơ sở thí nghiệm O-cell Kết quả thí nghiệm của

2 cọc WTP01 (không phụt vữa) và cọc TP03 (có phụt vữa), đường kính cọc D1500 và sâu 85m; sự so sánh và đánh giá tương ứng giữa 2 cọc ở hiện trường là thuận lợi của đề

tài này Kết quả nghiên cứu đánh giá được hiệu quả của phụt vữa thành biên là tăng 62.56% ma sát thân cọc và đánh giá xác định công thức thực nghiệm là f si =7.7xN SPT

(kN/m2)

RESEARCH THE INCREASEMENT OF BORED PILE CAPACITY BY SHAFT GROUTING METHOD BASE ON THE O-CELL LOAD TEST

ABSTRACT: researching the increasement of bored pile capacity by shaft

grouting method base on the O-cell load test The resuft of test pile WTP01 (non shaft grouting) and TP03 (shaft grouting), diameter D1500 and 85m depth; the comparision and research between on-site test results of 2 piles (with the same data) is advantage of

this thesis The result of research evaluating effect of shaft grouting is increased 62.56

% of pile friction and evaluated the formula is f si =7.7xN SPT (kN/m 2 )

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tôi xin cam đoan: Bản Luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực

sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức, số liệu

đo đạc thực tiễn và dưới sự hướng dẫn của: PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

Các số liệu, mô hình tính toán và những kết quả trong Luận văn là hoàn toàn trung thực Nội dung của bản Luận văn này hoàn toàn tuân theo nội dung của đề cương Luận văn đã được Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn Cao học ngành Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp, Khoa Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Mở thông qua

Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam đoan trên./

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn 2

1.4 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN 5

2.1 Phương pháp phụt vữa thành biên cọc khoan nhồi (shaft grouting) 5

2.2 Thí nghiệm Osterberg Cell (O-cell) 10

2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán 26

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỌC KHÔNG PHỤT VỮA VÀ CÓ PHỤT VỮA 34

3.1 Mô tả dự án thực hiện 34

3.2 Tính toán xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi 36

3.3 Phân tích kết quả thử tải hiện trường để đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải của cọc khoan nhồi bằng phương pháp phụt vữa thành biên 39

CHƯƠNG 4 : MÔ PHỎNG DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 50

4.1 Mô phỏng tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi không phụt vữa WTP01 50 4.2 Mô phỏng tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi không phụt vữa TP03 55

CHƯƠNG 5 :KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 1 65

PHỤ LỤC 2 66

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Sơ đồ các bước nghiên cứu 2

Hình 2-1: Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao 5

Hình 2-2: Ống phun vữa (Tube A Manchette – TAM) 6

Hình 2-3: Ống phun vữa được lắp đặt trong lồng cốt thép 6

Hình 2-4: mô hình công tác phá vỡ màng cao su (sleeve) và lớp bê tông bảo vệ bằng tia nước áp lực cao 7

Hình 2-5: kiểm tra khả năng hoạt động của ống phun trước khi lắp đặt 9

Hình 2-6: Sơ đồ hoạt động của Sinnus 9

Hình 2-7: Hình ảnh bơm vữa áp lực cao tại thực địa 10

Hình 2-8 Nguyên lý tạo lực và truyền lực của hộp O-cell 11

Hình 2-9 Nguyên lý thí nghiệm Osterberg 12

Hình 2-10: minh họa dịch chuyển cọc trong quá trình thí nghiệm 24

Hình 2-11: Đường cong chuyển vị - tải trọng 25

Hình 2-12: Biểu đồ xác định hệ số  27

Hình 2-13: Biểu đồ xác định hệ số p và fL 29

Hình 2-14: Huy động sức chịu tải dọc thân cọc shaft grouting đối với nền đất tại Hồng Kong theo (L.M.Zhang and L.F.Chu, 2009) 31

Hình 2-15: Huy động sức chịu tải dọc thân cọc shaft grouting đối với nền đất tại Việt Nam theo (2011) 32

Hình 3-1: Mặt cắt địa chất công trình (11 lớp) 34

Hình 3-2: Hình mô tả chi tiết cọcWTP01 35

Hình 3-3: Hình mô tả chi tiết cọc TP03 36

Hình 3-4: mô phỏng dự báo sức chịu tải cọc WTP01 theo dạng mô phỏng kết quả thí nghiệm O-cell 37

Hình 3-5: đồ thị ma sát hông theo tính toán 38

Hình 3-6: mô phỏng dự báo sức chịu tải cọc TP03 theo dạng mô phỏng kết quả thí nghiệm O-cell 39

Hình 3-7: Thông số thí nghiệm và phân tích dữ liệu của cọc WTP01 40

Hình 3-8: Thông số thí nghiệm và phân tích dữ liệu của cọc TP03 41

Hình 3-9: sức chịu tải cọc WTP01 so sánh với kết quả hiện trường 42

Hình 3-10: đồ thị ma sát hông theo tính toán và kết quả hiện trường 43

Hình 3-11: đồ thị ma sát hông theo tính toán và kết quả hiện trường (TP03) 44

Hình 3-12: sức chịu tải cọc TP03 so sánh với kết quả hiện trường (TP03) 45

Hình 3-13: đồ thị ma sát hông so sánh giữa cọc WTP01 (không phụt) và TP03 (phụt vữa) – kết quả hiện trường 46

Hình 3-14: Đồ thị tương quan giữa SPT và ma sát đơn vị cọc WTP01 và TP03 47

Hình 3-15: Đồ thị tương quan giữa độ ẩm (W %) và ma sát đơn vị cọc WTP01 và TP03 48

Hình 3-16 Đồ thị tương quan giữa sức kháng cắt của đất (cắt trực tiếp) và ma sát đơn vị cọc WTP01 và TP03 48

Hình 4-1: Mô hình khai báo cọc WTP01 51

Hình 4-2: Thông số mô hình cọc WTP01 52

Hình 4-3 Khai báo tải trọng tác dụng lên cọc WTP01 dạng O-cell 52

Hình 4-4: khai báo các phase mô hình cọc WTP01 52

Hình 4-5 Tổng biến dạng của mô hình WTP01 (không phụt vữa) 53

Hình 4-6: chuyển vị dọc thân cọc WTP01 53

Hình 4-7: ma sát hông dọc theo thân cọc WTP01 54

Hình 4-8: biểu đồ phân bố ma sát hông của cọc WTP01 (theo công thức Nhật Bản, hiện trường và mô phỏng Plaxis) 54

Hình 4-9: mô phỏng lớp đất được shaft grouting và tải trọng tác dụng O-cell cho cọc TP03 55 Hình 4-10: khai báo các phase mô hình cọc TP03 56

Hình 4-11: Biến dạng tổng và chuyển vị dọc thân cọc của mô hình cọc TP03 (phụt vữa) 56

Hình 4-12: ma sát hông dọc theo thân cọc TP03 57

Hình 4-13: biểu đồ phân bố ma sát hông của cọc TP03 (theo plaxis và hiện trường) 58

Hình 4-14: biểu đổ phân bổ ma sát hông theo plaxis giữa cọc WTP01 và TP03 59

Hình 4-15: đồ thị quan hệ ma sát hông theo mô hình plaxis và chỉ số SPT của lớp đất (cọc TP03 và WTP01) 59

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1: Giá trị các hệ số k, ZL và N’q cho cọc trong đất cát 28

Bảng 2-2: Mô tả các giải pháp tính toán sức chịu tải ma sát thành cọc shaft grouting 31

Bảng 2-3: Thống kê cọc do đơn vị Bachy Soletance thực hiện việc nghiên cứu theo (2011) 32

Bảng 3-1: tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất (theo hồ sơ địa chất) 35

Bảng 3-2: tính toán cọc WTP01 theo cường độ đất nền 36

Bảng 3-3: Tính toán cọc WTP01 theo công thức Nhật Bản 37

Bảng 3-4: Tính toán cọc TP03 theo công thức thực nghiệm fs=7.8-7.9N (kPa) 38

Bảng 3-5: so sánh kết quả hiện trường thử tải và các công thức giải tích sức chịu tải hiện trường 41

Bảng 3-6: so sánh kết quả hiện trường thử tải và các công thức giải tích sức chịu tải hiện trường cọc TP03 44

Bảng 3-7 So sánh kết quả hiện trường giữa cọc WTP01 (không phụt vữa) và cọc TP03 (có phụt vữa) 47

Bảng 4-1: Thông số đất mô hình cọc WTP01 51

Bảng 4-2: Thông số đất mô hình cọc TP03 55

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm trở lại đây, do sự phát triển về kinh tế, ngành xây dựng Việt Nam nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, phát triển rất nhanh để đáp ứng nhu cầu xã hội với các công trình dân dụng công nghiệp và các công trình hạ tầng kỹ thuật lớn và đồ sộ như: các khu chung cư cao tầng, các cao ốc chọc trời Với các công trình như vậy, đòi hỏi người thiết kế phải phân tích và lựa chọn các giải pháp móng cho các công trình xây dựng vừa kinh tế và vừa bền vững Một trong những giải pháp hữu hiệu cho các công trình lớn là phương án thiết kế móng cọc

Móng cọc có nhiều loại, tuy nhiên, ở Việt Nam thường phổ biến những loại sau: móng cọc đóng, móng cọc ép, móng cọc khoan nhồi; Vật liệu làm móng cọc có thể là:

bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ,…; Với các hình thức thi công như: đóng, ép, khoan nhồi,…; Cọc truyền tải vào đất thông qua hai hình thức: tải phân bố dọc theo thân cọc (pile shaft), hoặc trực tiếp truyền tải lên lớp đất bên dưới thông qua mũi cọc Tải đứng phân bố dọc theo thân cọc là ma sát cọc (pile shaft resistance) và tải truyền thực tiếp thông qua mũi cọc là sức chịu tải mũi cọc (pile base resistance)

Theo đó, tùy đặc thù địa chất từng vị trí đất và tải trọng của công trình mà kỹ sư thiết kế sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo phương án tối ưu Các phương án thông thường được sử dụng là tăng tiết diện cọc hoặc tăng chiều dài cọc Tuy nhiên, các phương án này cũng bị giới hạn ở mức độ nhất định do phụ thuộc công nghệ và thiết bị khoan cho đến thời điểm hiện tại

Theo nguyên lý hoạt động của cọc khoan nhồi, khả năng nâng cao sức chịu tải được định hướng theo 2 giải pháp: nâng cao sức chịu tải chống mũi và nâng cao sức chịu tải ma sát thành cọc Hướng tiếp cận của 2 giải pháp đều sử dụng giải pháp phun vữa áp lực để cải thiện cường độ đất nền Theo đó, phương pháp phụt vữa thành biên

đã được ứng dụng ở một số dự án, đánh giá cải thiện sức chịu tải của cọc được so sánh giữa lý thuyết không phụt và thực nghiệm có phụt vữa

Hiệu quả việc phụt vữa thành biên được nâng cao là có, nhưng xác định được mức độ hiệu quả giữa kết quả thử tĩnh hiện trường không phụt vữa và có phụt vữa giữa

2 cọc giống nhau (về tiết diện và chiều dài cọc) là chưa có nghiên cứu và công trình cụ

thể Luận văn này tập trung nghiên cứu kết quả thử tải hiện trường giữa 2 cọc khoan

nhồi (không phụt và có phụt vữa thành biên cọc) để từ đó đánh giá được hiệu quả cụ thể của kết quả thực nghiệm

1.2 Đối tươ ̣ng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là kết quả thử tĩnh hiện trường của cọc khoan nhồi thi

công ở dự án Lancaster Lincohn để đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng phương pháp phụt vữa thành biên

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng phương pháp phụt vữa thành biên trong đề tài này được thực hiện trong phạm vi những giả thiết cho dữ liệu như sau:

- Xem xét quá trình thi công các cọc khoan nhồi nằm trong phân tích này đảm bảo chất lượng và có độ đồng đều

- Kết quả thí nghiệm hiện trường Osterberg Cell thực hiện đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật

- Các thông tin và kết quả xử lý số liệu của đơn vị báo cáo là chính xác Kết quả phân tích theo cặp dữ liệu (cọc không phụt và cọc có phụt) ở địa điểm công trình xây dựng cụ thể nằm trên địa bàn quận 4, TPHCM

1.3 Phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu

Việc nghiên cứu của tác giả gồm các bước cụ thể như sau:

Hình 1-1: Sơ đồ các bước nghiên cứu

Bước 1: xác định hướng nghiên cứu và đánh giá

Phân tích kết quả thí nghiệm O-cell của cọc không phụt vữa và kết quả từ tính toán công thức giải tích Các hệ số điều chỉnh để phù hợp

Phân tích kết quả thí nghiệm O-cell giữa cọc không phụt và có phụt để đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải bằng phương pháp phụt vữa

Sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn để mô phỏng vùng ảnh hưởng của phương pháp phụt vữa

Bước 2: thu thập thông tin dữ liệu cọc khoan nhồi và kết quả thí nghiệm O-cell Bước 3: thu thập tài liệu liên quan đến định hướng nghiên cứu, phân tích làm cơ

Bước 4: nghiên cứu cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu

Bước 4a: dự báo sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng các công thức giải thích theo các tiêu chuẩn hoặc tài liệu ngành

Phương pháp xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo Meyerhof (SPT)

Phương pháp xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo Viện Kiến trúc Nhật Bản

Bước 4d: mô phỏng vào phần mềm phương pháp phần tử hữu hạn để đưa ra dự đoán về vùng ảnh hưởng của phạm vị phụt vữa lan ra xung quanh cọc khoan nhồi

Bước 5: đưa ra kết luận và đánh giá toàn bộ nghiên cứu đạt được

1.4 Ý nghĩa thực tiễn

Việc nghiên cứu của tác giả sẽ cung cấp thêm cho các kỹ sư thiết kế, kỹ sư thi công và các nhà nghiên cứu thêm dữ liệu cho công tác tính toán và thiết kế cọc khoan nhồi trong điều kiện địa chất tham khảo lân cận quận 4 hoặc TPHCM nói chung

Nghiên cứu đưa ra các đánh giá như sau:

- Phân tích kết quả thí nghiệm O-cell của cọc không phụt vữa và kết quả từ tính toán công thức giải tích

- Phân tích kết quả thí nghiệm O-cell giữa cọc không phụt và có phụt để đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải bằng phương pháp phụt vữa

- Xác định công thức thực nghiệm (ma sát đơn vị và NSPT) cho cọc có phụt vữa để tham khảo cho công trình lân cận quận 4

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN 2.1 Phương pháp phụt vữa thành biên cọc khoan nhồi (shaft grouting)

2.1.1 Sự phổ biến về phương pháp phụt vữa thành biên ở Việt Nam và Thế giới

Công nghệ phụt vữa thành biên lần đầu tiên áp dụng trên thế giới bởi Gouvenot

và Gabaix (1975) cho cọc đường kính 660mm Sau đó, các bài báo nghiên cứu từ năm

1975 đến 1985 được trình bày bởi Bruce (1986)

Công nghệ này được áp dụng rộng rãi hơn ở Ai Cạp (1994) cho đường kính 1.5m,

ở Nam Phi (1998) cho đường kính 1.2m, ở Jeddah (1998) cho đường kính 1.0m Và sau

đó rộng rãi cho các nước châu Á như Đài Loan, Hongkong, Indonesia, Thái Lan Tại Việt Nam, công nghệ phụt vữa thành viên được du nhập vào Việt Nam bởi các nhà thầu chuyên về thi công cọc nước ngoài như Bachy và Bauer Đa số, các thuật toán

và tính toán kiểm tra để nâng cao sức chịu tải cọc bằng phương pháp phụt vữa đều do các phòng chuyên gia của nhà thầu thực hiện, được xem là bí mật công nghệ của nhà thầu Việc nghiên cứu công nghệ này và phát triển ở Việt Nam là xu hướng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng

2.1.2 Giới thiệu công nghệ thi công cọc khoan nhồi phụt vữa thành biên

Công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc (Shaft Grouting) là công nghệ nhằm mục đích gia tăng SCT ma sát dọc thân cọc, được tiến hành như sau:

Hình 2-1: Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao

1) Định vị cọc khoan 2) Tiến hành khoan tạo lỗ 3) Loại bỏ mùn khoan 4) Lắp

đặt lồng thép 5) Đổ bê tông 6) Phá nước 7) Phun vữa thân cọc

Điểm khác biệt của công nghệ cọc phun vữa so với cọc thông thường nằm ở các bước (4)–lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thép, (6)–công tác phá nước, (7)–công tác phun vữa áp lực cao, sẽ được trình bày cụ thể như sau:

2.1.3 Quy trình phụt vữa thành biên cọc

a) Lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thép:

Trong lồng cốt thép cọc khoan nhồi/barrette sẽ được lắp đặt thêm các ống phun vữa Ống phun vữa (Tube A Manchette – TAM) là các ống thép đường kính ngoài

từ 49mm-60mm đươc khoan trước các lỗ phun với khoảng cách thông thường từ 1.0m và cách đáy ống từ 0.5m-1.5m Các lỗ này được bọc ngoài bởi màng cao su tạo thành các van một chiều (gọi là các sleeve)

Bố trí các ống phun vữa phải đảm bảo vữa có thể phun đều ra bên ngoài thành cọc Do đó cần bố trí ống phun chính và dự phòng, ví dụ: cọc barrette có bxh=0,8m

x 2,8m thì bố trí 8 ống, trong đó 6 ống chính và 2 ống dự phòng

Hình 2-3: Ống phun vữa được lắp đặt trong lồng cốt thép

Phạm vi phun vữa của mỗi lỗ được tính từ đỉnh của lỗ phun đến đáy của lỗ phun bên trên Các ống vữa phải lắp đặt sao cho hàng lỗ thấp nhất cao hơn đáy cọc tối thiểu 0.5m Hàng lỗ cao nhất hơn 1m tính từ cao trình đất cần phun vữa

b) Công tác phá nước

Để đảm bảo khả năng phun vữa một cách dễ dàng, bê tông thân cọc và màng cao su bao quanh lỗ phun vữa phải được chọc thủng bằng nước áp lực cao trong vòng

24 giờ sau khi đổ bê tông

Hình 2-4: mô hình công tác phá vỡ màng cao su (sleeve) và lớp bê tông bảo

vệ bằng tia nước áp lực cao

Bơm dùng cho công tác phun vữa phải là loại tạo ra áp lực cao (Min:1000kN/m2 – Max: 4000 kN/m2)

c) Công tác phun vữa áp lực cao thân cọc

Quy trình phun vữa được tiến hành trong vòng 7 ngày kể từ khi kết thúc việc

đổ bê tông thân cọc Các đặc điểm của vữa phun như sau:

- Cấp phối cho vữa phun phải đảm bảo tính linh động, độ nhớt, độ đồng nhất tốt, đồng thời phải đảm bảo vữa phun đạt cường độ cần thiết theo thiết

kế Cường độ vữa được xác định bằng cách thí nghiệm pha trộn các mẫu vữa chuẩn, lấy mẫu vữa để xác định cường độ chịu nén dọc trục Các công tác này nhằm xác định hàm lượng cấp phối tối ưu cho vữa phun

- Quy trình trộn vữa phải đảm bảo được độ đồng nhất của vữa Cho phép dùng máy trộn tốc độ cao (ít nhất 1000 vòng/phút) hoặc máy trộn thùng khuấy (ít nhất 150 vòng/phút) để trộn dung dịch vữa Sau khi trộn, cần cho vữa đi qua sàng danh định 5mm để loại bỏ các cục vón

- Việc trộn thử vữa chuẩn và lấy mẫu thí nghiệm phải được thực hiện theo đúng quy trình trước khi áp dụng cho quá trình trộn vữa đại trà Các tiêu chí kĩ thuật quan trọng như độ nhớt, trọng lượng riêng và cường độ chịu nén của mẫu vữa chuẩn phải đạt được theo yêu cầu của thiết kế Thông thường các tiêu chí

kĩ thuật thường được áp dung như sau:

 Cường độ tại 21 ngày tuổi của mẫu vữa thường phải đạt 18MPa trở lên

 Độ nhớt η ≤ 40s

 Dung trọng γ ≥1.65kg/lít

- Quy trình phun vữa áp lực cao:

 Vữa xi măng sẽ được bơm với áp lực tối đa không vượt qua 40 bar qua các van một chiều (sleeve) xuyên qua các vết nứt bê tông trên thân cọc đã được tạo ra trong quá trình phá nước Hàm lượng vữa thông thường là khoảng 35 lít/m2 Vữa được bơm theo quá trình tự từ sleeve dưới cùng lên trên Các ống TAM chính sẽ được sử dụng trước tiên Nếu có hiện tượng tắc ống, hoặc không đạt hàm lượng vữa mong muốn được tại các sleeve nào đó thì việc phun bổ sung sẽ được tiến hành thông qua các sleeve lân cận, hoặc hai ống TAM dự phòng để đạt được lượng vữa bơm trung bình lớn hơn 25 lít/m2 Tại cùng một cao trình, tỷ lệ khoảng 6/ 8 TAM được bơm vữa được xem là tốt nhất

Hình 2-5: kiểm tra khả năng hoạt động của ống phun trước khi lắp đặt.

 Toàn bộ quá trình phun vữa sẽ được kiểm soát tự động thông qua

hệ thống máy tính Tùy nhà thầu thi công cọc sẽ sử dụng hệ thống kiểm soát công tác bơm vữa để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Tham khảo sơ đồ hoạt động của SINNUS được thể hiện như:

Hình 2-6: Sơ đồ hoạt động của Sinnus

Hệ thống sẽ hiển thị và cung cấp đầy đủ các dữ liệu, thông số phục vụ cho người kỹ sư vận hành hệ thống như tốc độ, lưu lượng vữa phun và áp lực phun

Người điều khiển hệ thống SINNUS được sự giúp đỡ của máy tính để quản lí quy trình phun vữa phù hợp với các thông số cụ thể (tính hiệu khối lượng, tính hiệu lưu lượng, và giới hạn áp lực) để đảm bảo việc thi công phun vữa tốt nhất Mỗi giá trị về khối lượng, áp lực và lưu lượng được lưu lại và phân tích sau

Sau khi quá trình phun vữa hoàn tất, các ống TAM sẽ được bơm vữa xi măng chèn lại

Hình 2-7: Hình ảnh bơm vữa áp lực cao tại thực địa.

- Quá trình bơm phun sẽ dừng lại nếu như xảy ra các hiện tượng sau:

 Hàm lượng phun vữa đạt yêu cầu

 Áp lực vữa đạt ngưỡng 40 bar

 Xuất hiện hiện tượng vữa trào ngược lên trên mặt đất

2.2 Thí nghiệm Osterberg Cell (O-cell)

2.2.1 Nguyên lý thí nghiệm O-cell

a) Nguyên lý thí nghiệm O-cell

Lực nén dọc và chuyển vị của mặt bích trên và mặt bích dưới của hộp tải được

đo bằng bộ cảm biến có dây dẫn nối lên trên mặt đất và biểu thị trên đồng hồ Tải được tăng cho đến khi xảy ra một trong 3 tình huống:

 Sức kháng cắt giới hạn của đất nền quanh thân cọc trên hộp tải đạt tới trước,

 Hoặc sức kháng nén giới hạn của đất nền dưới mũi cọc cùng với sức kháng cắt giới hạn của đất nền quanh thân cọc của phần cọc dưới hộp tải đạt tới trước

 Hoặc sức kháng giới hạn của hai phần cọc nêu trên đạt tới cùng lúc

Nếu gọi tổng các lực ma sát thành bên trên toàn bộ chiều dài cọc là Pms và lực chống ở mũi cọc là Pm, lực do hộp tải trọng Osterberg gây ra là Po, ta có nhận xét sau:

 Khi tạo lực Po trong hộp Osterberg, theo nguyên lý cân bằng phản lực, một lực Po truyền lên thân cọc và hướng lên trên sẽ cân bằng bởi lực ma sát thành bên và trọng lượng của thân cọc G

 Một lực P o khác hướng xuống dưới và được chống lại bởi sức chống của đất nền dưới mũi cọc Như vậy, trong quá trình chất tải ta có:

P o = (G + P ms ) < G + P ms giới hạn (2.1)

Hoặc P o = P m < P m giới hạn (2.2) Cọc thí nghiệm sẽ bị phá hoại khi đạt đến cân bằng của một trong hai biểu thức trên, tức là bị phá hoại mũi trước hoặc bị phá hoại thành bên trước

Hình 2-8 Nguyên lý tạo lực và truyền lực của hộp O-cell

Để đo chuyển vị lên của đầu cọc (A & B), người ta gắn hai thiết bị đo biến dạng tuyến tính (Linear Variable Displacement Tranceducer – LVDT) vào dầm phụ cố định Các LVDT thường có độ chính xác đến 0.025mm và có hành trình cực đại là 100mm Chuyển vị này sau khi hiệu chỉnh do sự dao động của dầm phụ được ký hiệu là TOS*

(top of shaft movement)

Bốn “thanh truyền” (tell tale) gắn với tấm thép trên của O-cell cho phép ta đo được biến dạng nén của cọc ở phần phía trên của O-cell (E & F) Số đọc (so với đầu cọc) được thu trực tiếp bằng bốn LVDT Các LVDT thường có độ chính xác đến 0.025mm và có hành trình cực đại là 25mm Biến dạng này ký hiệu là COMP (compression)

Để đo chuyển vị nở của O-cell, người ta hàn bốn “thanh truyền” (tell tale) vào tấm thép ở đáy của O-cell (C & D) Số liệu thu được qua các thanh truyền này là hiệu

số giữa chuyển vị nở của O-cell và biến dạng nén của cọc Từ đó cho phép ta biết được chuyển vị xuống của cọc Số đọc (so với đầu cọc) được thu bằng bốn thiết bị đo biến dạng rung tuyến tính (Linear Vibrating Wire Displacement Tranceducer – LVWDT)

Các LVWVT thường có độ chính xác đến 0.01mm và có hành trình cực đại là 150mm Chuyển vị này ký hiệu là BP (bottom plate)

Sau khi thí nghiệm xong, ta bơm vữa bịt qua những ống lắp sẵn (thường là hai ống đường kính 15 ÷ 20mm) để làm kín tất cả những lỗ hổng trong cọc sau khi thí nghiệm

Hình 2-9 Nguyên lý thí nghiệm Osterberg

a) Kích đặt ở mũi cọc b) Kích đặt ở phía trên mũi cọc

b) Quy trình thí nghiệm

Bước 1- Chuẩn bị công trường

Bước 2- Lắp O-cell và thiết bị đo lường trong lồng thép

Bước 3- Hoàn thành việc đào hố cho barrette/cọc nhồi

Bước 4- Đặt lồng thép vào trong hố

Bước 5- Đổ bê tông cọc barrette/cọc nhồi

Bước 6- Lắp hệ thống đo chuyển dịch và bơm thủy lực

Bước 7- Gia tải theo tiêu chuẩn sau khi bê tông đủ cường độ chịu lực

Bước 8- Ghi chú thông số chuyển dịch và áp suất

Trình bày cụ thể một số bước quan trọng:

Bước 2:

- Lắp sẵn các hộp Osterberg, các đường dẫn áp lực và các thiết bị khác được chôn trước trong cọc vào khung thép của cọc khoan nhồi Bản gia cường của hộp tải trọng được hàn chặt vào khung cốt thép và đảm bảo trùng với trục của khung trước khi

hạ cốt thép vào trong hố cọc

- Trong trường hợp đặt hộp tải trọng ở giữa của khung thì phải cắt rời hết các cốt chủ tại cao trình đặt hộp để đảm bảo 2 đoạn cọc có thể chuyển dịch tương đối và trái chiều nhau

Bước 4:

- Việc thi công hố cọc đã hoàn thành sẽ tiến hành đổ một lớp bê tông hay vữa thích hợp xuống đáy hố đào và khi bê tông hoặc vữa còn tươi tiến hành đặt khung cốt thép đã gắn đầy đủ các thiết bị thí nghiệm sao cho khung này “ngồi” thật chắc lên bê tông hoặc vữa ở đáy

- Để đảm bảo không gây hư hỏng cho các thiết bị khi cẩu lắp khung cốt thép từ

vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng đặt vào hố cần khống chế độ uốn vồng tương đối lớn nhất không vượt quá 60cm và khoảng cách lớn nhất giữa các điểm uốn vồng tương đối không lớn hơn 750cm Do vậy cần phải có biện pháp và các khung đỡ thích hợp để đỡ khung cốt thép trong quá trình cẩu lắp

Các lưu ý trong quá trình thử cọc:

- Trong quá trình tiến hành thử tải không được hạ các ống vách bằng chấn động trong khu vực gần nơi thử tải

- Có thể vẫn tiếp tục công tác khoan nhưng phải cách xa nơi thử ít nhất là 15m Trong quá trình thử nếu các thiết bị cho thấy bất cứ một dấu hiệu ảnh hưởng nào của công tác thi công thì cần phải dừng công tác đó ngay

- Sau khi thử xong cần thu dọn ngay các thiết bị, vật tư để không ảnh hưởng đến các bước thi công sau

- Nếu cọc thử được sử dụng lại trong kết cấu công trình thì cần phải tiến hành bơm vữa vào bên trong hộp và xung quanh hộp tải trọng theo một công nghệ bơm đã được chuẩn bị trước

Lưu đồ thực hiện thí nghiệm:

O-Việc lắp đặt lồng thép trên một bề mặt phẳng được khuyến khích B6.Lắp đặt

các thí bị đo

Sau khi hàn lồng thép và cell hoàn thành, các thiết bị như tấm

O-đế, đồng hồ đo biến dạng, thanh đo giãn dài và hộp bảo vệ thiết bị ghi nhận sẽ được gắn vào lồng

Bộ cảm biến áp lực hoặc đo

áp lực mũi cọc sẽ được gắn ở những nơi quy định

Tất cả các cáp được định tuyến

và buộc chặt theo lồng thép và tạm thời cố định bên trong đầu của lồng thép

B7.Lắp đặt

các thiết bị vào

O-cell

Ống bảo vệ thanh truyềnvà thanh đo

độ giãn dài từ đầu O-cell tới đầu cọc

và bất kỳ ECTS, được sử dụng để đo lường nén cọc có thể được cài đặt Ống thủy lực, có thể được kết nối với O-cell và được định tuyến xuyên qua cốt thép

và cần phải được chuẩn bị - cài đặt độ dài của ống thủy lực và máy ghi và các phần vỏ mở rộng có lỗ thông với các mối nối cho các kết nối nhanh chóng và bất kỳ đồng hồ đo biến dạng được yêu cầu

nối lồng bổ sung

và thiết bị đo đạc

Trường hợp chỗ nối lồng được yêu cầu, tất cả các dây cáp từ các thiết bị của lồng thấp hơn cần được kéo lên phía trên của lồng bổ sung và bảo đảm tại chỗ

Ống thủy lực, vỏ bọc và lỗ thông hơi cần được kết nối và bảo đảm

độ sâu O-cell) có chiều dài đủ để vượt qua O-cell đến đầu cọc

B15.Hoàn

thiện sau khi đổ

bê tông

Lồng thép sẽ được để chờ bên ngoài

vị trí ngưng đổ BT trên mặt đất, nơi thích hợp để hỗ trợ máy ghi, hệ thống dây điện đo đạc, và đường dây cung cấp thủy lực bên trên cao độ bê tông

Các lưu ý trong quá trình thi công:

Chuẩn bị

cho kiểm tra

Sau khi bê tông đạt đến cường độ yêu cầu, việc kiểm tra có thể được tiến hành Một máy điều hòa môi trường (nóng hay lạnh) cần thiết ở khu vực làm việc

Dụng cụ

ghi và lắp đặt

Nếu không cài đặt trước đó, các thanh báo hiệu (6 hoặc 8mm) cần được kết lại với nhau và chèn vào để

có thể theo dõi chuyển động của đầu của tấm đế bên trên Những chuyển động bên trên của các phần tử của cọc trên các O-cell thường được xác định bằng cách đo độ nén lại giữa đầu trên cùng của O-cell và đỉnh của cọc và thêm vào sự chuyển động đi lên của cọc

3 cọc khác xa với cọc đang kiểm tra LVDTs hay LVWDTs gắn trên dầm

I này có thể đo chuyển vị của đầu cọc

Thiết bị ghi nhận kết quả:

O-cell (s) sẽ được tăng áp lực thông thường với nước thông

tiếp nhận dữ

liệu

qua máy bơm thủy lực áp suất cao Khí nén (100psi) được sử dụng để hỗ trợ các máy bơm Máy bơn

đã được hiệu chỉnh sẽ đọc áp suất trên ống về Áp lực sẽ được xác định bằng cách liên hệ áp suất thủy lực đến đường cong hiệu chỉnh lực O-cell

sự di chuyển của dầm mốc từ một

vị trí xa hơn (từ 5-20m) Việc che chắn các thiết bị là cần thiết Mốc đo

độc lập

Khi hoạt động khác trên công trường có thể ảnh hưởng đến dầm mốc hoặc nơi thử nghiệm được thực hiện mà không có dầm mốc trên đầu của cọc, nhiều thiết bị điện tử Leica ở các cao độ khác nhau có thể được sử dụng để giám sát chuyển vị đầu cọc một cách trực tiếp và độc lập

60 giây Dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ thiết bị và truyền trực tiếp đến máy tính để theo dõi trực tiếp

Hiển thị

thời gian thực

Máy tính công trình hiển thị các kết quả từ tất cả cảm biến và ghi lại bất kỳ dữ liệu điện tử được đo Các máy tính cũng có thể trực tiếp kiểm soát các máy bơm và cho phép giám sát tiến độ áp tải theo các đặc điểm kỹ thuật kiểm tra đã thiết lập

đó sẽ được thực hiện theo các chi tết hướng dẫn phương pháp

Tải trọng sẽ được dỡ tải và thử nghiệm kết thúc khi một trong hai tình huống sau đây xảy ra

1 Đã đạt đến cấp áp lực thiết kế

2 Chuyển vị tối đa của cell đạt 150mm, hay chuyển vị giới hạn trở lên ngăn vượt quá ma sát thành hướng lên

O-3 Cường độ giới hạn của cọc bên trên và bên dưới vị trí O-cell đã đạt được

Công tác phụt vữa sau khi thử tải:

Trong quá trình thử tải, thân cọc bị cắt rời thành hai phần, phần trên (đoạn có ma sát thành bên) và phần dưới (đoạn có sức chống mũi cọc) Quá trình đó tạo nên một khoảng không gian hình xuyến, kích thước của nó phụ thuộc vào quy mô mở rộng của hộp Osterberg khi thử

Trong trường hợp thử tải trên một cọc sẽ được dùng lại sau khi thử (cọc làm việc- Working test pile) thì cần phải tiến hành phun vữa vào khoảng trống đã hình thành trong quá trình thí nghiệm đó để nhằm tái liên kết các đoạn trên và dưới của thân cọc

- Dùng vữa xi măng Porland và nước không có cát với các yêu cầu sau :

 Vữa phải lỏng và dễ bơm Bơm dầu có thể sử dụng từ 4 đến 6 galoons nước cho 1 bao xi măng loại 95 - lb (theo đơn vị Mỹ: 1 kg = 2.2 lbs; 1 galoon = 3,785411784 lít)

 Phải trộn kỹ để đảm bảo xi măng không bị vón cục, phải đổ vữa xi măng qua lưới lọc trước khi bơm

 Nối đầu ra của máy bơm với một ống thủy lực của hộp Osterberg, mở ống kia

để cho dung dịch thủy lực lưu thông được

- Bơm vữa vào trong đường ống thủy lực của hộp Osterberg Quan sát các đặc trưng của vật liệu bơm và vật liệu phát ra từ đầu ống thủy lực kia, khi thấy 2 ống đã cân bằng thì dừng bơm

- Cần lấy 3 mẫu vữa để nén cường độ 28 ngày Lượng vữa trộn kiến nghị để phun cho hộp Osterberg:

- Bơm nước để tống ra ngoài các nút bịt các đường ống dẫn vữa đặt trước (mỗi thân cọc có 2 đường dẫn)

- Bơm vữa thông qua một trong các ống đặt trước cho đến khi quan sát được dòng vữa xuất hiện từ ống thứ 2 hoặc cho đến khi đã bơm được 1.5 lần khối lượng lý thuyết

- Nếu không quan sát được dòng vữa phun ra từ ống thứ 2 thì chuyển bơm đến ống thứ 2 và bơm cho đến khi đã bơm được 1.5 lần khối lượng lý thuyết

- Nếu cần thay thế bằng vữa có cường độ cao hơn, thì cần tiến hành bơm với vữa có cường độ cao hơn (có thể trộn với cát) Quá trình bơm loại vữa này tiến hành tương tự như đối với nước xi măng bơm ban đầu Toàn bộ quá trình bơm cần hoàn thành trước khi vữa đã bơm ban đầu ninh kết

- Lấy 3 mẫu của mỗi loại vữa để thử nén 28 ngày Lượng vữa trộn kiến nghị

để bơm cho khoảng không gian bao quanh hộp Osterberg

2.2.2 Tính toán và phân tích dữ liệu từ thí nghiệm O-cell

a) Nguyên tắc xác định tải trọng giới hạn cọc

Do phương pháp OSTERBERG là phương pháp thử tải tĩnh nên về nguyên tắc để xác định tải trọng giới hạn của cọc vẫn áp dụng các nguyên tắc của thử tải tĩnh truyền thống:

- Cấp tăng tải

Bằng khoảng 7-10% sức chịu tải giới hạn theo đất nền dự kiến của cọc

- Điều kiện tăng tải

Tải trọng ở mỗi cấp được giữ cho đến khi chuyển vị cọc dừng lại thì mới được tăng cấp tải tiếp theo

Chuyển vị cọc được xem là dừng lại nếu tốc độ chuyển vị không vượt quá 0.1mm trong thời gian 60 phút khi mũi cọc hạ trong lớp cát hoặc sét cứng

- Khi tổng chuyển vị 20mm < s ≤ 40mm

Tải được tăng theo các điều kiện 1 và 2 nêu trên cho đến khi:

 Ở một cấp tải (Q) nào đó mà chuyển vị chưa dừng lại trong 24 giờ liên tục thì dừng thử và lấy cấp tải trước đó làm tải trọng giới hạn

 Đã đạt hết cấp tải dự kiến và chuyển vị dừng lại trong 24 giờ liên tục thì dừng thử và lấy cấp tải đó làm tải trọng giới hạn

- Khi tổng chuyển vị s > 40mm

Tải được tăng theo các điều kiện 1 và 2 nêu trên cho đến khi:

 Ở một cấp tải (Q) nào đó mà chuyển vị chưa dừng lại trong 24 giờ liên tục hoặc nếu số gia chuyển vị ứng với cấp tải đang thử bằng hoặc lớn hơn 5 lần số gia độ chuyển vị ứng với cấp tải trước đó thì dừng thử và lấy cấp tải trước đó làm tải trọng giới hạn

 Đã đạt hết cấp tải dự kiến và chuyển vị dừng lại trong 24 giờ liên tục đồng thời số gia độ chuyển vị ứng với cấp tải đang thử nhỏ hơn

5 lần số gia độ chuyển vị ứng với cấp tải trước đó thì dừng thử và lấy cấp tải đó làm tải trọng giới hạn

- Ở đây cần làm rõ khái niệm về cấp tải (Q) và chuyển vị (s) như sau:

 Q là trị số lực nén dọc đọc trên đồng hồ đo biểu thị lực nén dọc của một hướng tác dụng lực sinh ra từ hộp tải Như vậy, tổng lực nén dọc tác dụng vào cọc sẽ là 2 x Q Đây mới chính là cấp tải cần kiểm soát theo điều kiện 4

 Chuyển vị (s) là chuyển vị riêng rẽ của phần cọc trên hộp tải và phần cọc dưới hộp tải gây ra bởi lực nén dọc (Q) Với cùng một lực nén dọc (Q) nhưng do đặc trưng đất nền và đặc trưng tác dụng lực ở hai phần cọc khác nhau nên chuyển vị của phần cọc trên (s’+)

và của phần cọc dưới (s’-), về nguyên lý, có thể khác nhau Trị số chuyển vị (s) lớn hơn từ một trong hai trị số được dùng để kiểm soát việc dừng thử theo điều kiện 4: s = max (s’-, s’+)

b) Phân tích kết quả thử tải

Trong quá trình thí nghiệm, các chuyển vị thu được gồm:

+ TOS*: chuyển vị lên của đầu cọc;

+ COMP: biến dạng nén đàn hồi của đoạn cọc phía trên kích;

+ BP: chuyển vị xuống của tấm thép dưới (so với đầu cọc);

+ BP + COMP: hành trình của O-cell (chuyển vị nở của O-cell);

+ s = TOS* + COMP: chuyển vị lên của tấm trên O-cell;

+ s = BP – TOS*: chuyển vị xuống của tấm dưới O-cell

Hình 2-10: minh họa dịch chuyển cọc trong quá trình thí nghiệm

Phương pháp thí nghiệm Osterberg sẽ cho kết quả là hai biểu đồ quan hệ tải trọng và

chuyển vị ở mũi cọc và đầu cọc được xây dựng độc lập như ở Hình 2-11: Đường cong

chuyển vị - tải trọng

Hình 2-11: Đường cong chuyển vị - tải trọng

Ngoài ra, theo quy trình kỹ thuật thử tải cọc bằng phương pháp OSTERBERG DB32/T291 – 1999 của Trung Quốc, sức chịu tải giới hạn theo đất nền của cọc được tính theo công thức sau:

𝑄 =𝑄+𝐺+

Trong đó:

Q+, Q-: tương ứng là các giá trị sức chịu tải giới hạn của phần cọc

trên và phần cọc dưới chọn được sau khi thử Ở đây cần lưu ý rằng chỉ trong

-G+: trọng lượng bản thân của phần cọc trên hộp tải có xét đến hiệu ứng đẩy nổi khi phần cọc này nằm dưới mực nước ngầm

: hệ số phản ánh ảnh hưởng của loại đất ở dưới mũi cọc – với đất dính  = 0,8; với cát  = 0,7

2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán

2.3.1 Phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi không phụt vữa theo TCVN 10304 - 2014

a) Công thức chung xác định sức chịu tải của cọc

Theo phụ lục G.1 (TCVN 10304:2014 - Móng Cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, 2014),

sức chịu tải cực hạn của cọc được tính theo công thức sau:

R c u, q A b b uf l i i (2.4) trong đó:

qb: là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

Ab: là diện tích tiết diện ngang mũi cọc

u: là chu vi tiết diện ngang cọc

fi: là cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ i trên thân cọc

li: là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

b) Sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền

Theo phụ lục G.2.1 (TCVN 10304:2014 - Móng Cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, 2014),

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định theo công thức:

q b (cN c, q, ,p N q, ) (2.5) A b

trong đó:

N’c, N’q là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

q’,p là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc (có trị số bằng ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc)

Theo phụ lục G.2.2 (TCVN 10304:2014 - Móng Cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, 2014),

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc fi có thể xác định như sau:

fi    cu i, (2.6) trong đó:

cu,i: là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ i

α: là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra α trên biểu đồ hình 2.12 (theo Phụ lục A của tiêu chuẩn AS 2159 -1978)

Hình 2-12: Biểu đồ xác định hệ số 

Đối với đất rời, cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất cát thứ i:

fi  ki,v z, tg i (2.7) trong đó:

ki: là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc, phụ thuộc vào loại cọc: cọc chuyển vị (đóng, ép) hay cọc thay thế (khoan nhồi hoặc barrette)

Trên đoạn cọc có độ sâu nhỏ hơn ZL , fi  k ,v z,