Phân tích sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép ứng suất trước thi công bằng phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng

Cọc BTCT ƯLT thi công bằng phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng do Japan Pile phát minh và được Phan Vũ đưa vào áp dụng tại Việt Nam từ năm 2011, mang lại cho cọc sức chịu tả

BÙI QUANG THÁI

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP NHỒI CỌC

VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ : 605860

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012

Cán bộ hướng dẫn : TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày …… tháng …… năm ………

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : BÙI QUANG THÁI Giới tính : Nam / Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 22/08/1986 Nơi sinh : Gia Lai

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 10090340

Khóa (Năm trúng tuyển) : 2010

I - TÊN ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP NHỒI CỌC VÀO

HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG

II - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Mở đầu: Giới thiệu nội dung nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan công nghệ thi công ép nhồi cọc BTCT ƯLT vào hố

khoan vữa xi măng Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán SCT cọc BTCT ƯLT thi công bằng

phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng Chương 3: Phân tích sức chịu tải cọc thi công công theo phương pháp ép nhồi

cọc vào hố khoan vữa xi măng Kết luận và kiến nghị

III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06 / 02 / 2012

IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30 / 06 / 2011

V - HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

TS LÊ TRỌNG NGHĨA

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS VÕ PHÁN

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

………

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền móng đã

nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận

lợi giúp đỡ học viên trong thời gian qua

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê Trọng Nghĩa,

người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh thần trong thời

gian học viên thực hiện Luận văn Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được

phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá

mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình

Bên cạnh đó, học viên trân trọng cảm ơn đến Phan Vũ Group đã giúp đỡ học

viện có được những tài liệu mới nhất, tiếp cận và tìm hiểu công nghệ thực tế liên

quan đến nội dung của luận văn

Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên,

giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012

Học viên

Tóm tắt: Công nghệ thi công cọc hiện nay ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng

được áp dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của ngành xây dựng, cùng với đó, các cải tiến kỹ thuật nhằm phát huy tối đa ưu điểm SCT lớn của cọc cũng liên tục được giới thiệu và thi công, song do giá thành cao nên việc áp dụng cũng rất hạn chế và đa số chỉ dừng lại ở mức độ thử nghiệm Cọc BTCT ƯLT thi công bằng phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng do Japan Pile phát minh và được Phan Vũ đưa vào áp dụng tại Việt Nam từ năm 2011, mang lại cho cọc sức chịu tải gấp 1.25÷1.5 lần so với các loại cọc thông thường trước đây trong cùng điều kiện địa chất Trong luận văn này, tác giả không chỉ mong muốn giới thiệu một công nghệ thi công mới có phạm vi áp dụng rộng rãi mà còn cung cấp đến các kỹ sư các tính toán phân tích liên quan để tham khảo và phương hướng áp dụng trong thiết kế

Abstract: The current pile construction technology in Vietnam is very rich and

diversified widely applied in most areas of the construction industry, in common with that, the technical improvements in order to maximize benefits piles of large pile load capacity also continued to introduce and construction, but due to high costs should the application is also very limited and most stop at the trial level The PHC piles are constructed by means of pressing pile into the hole grout invented by Japan Pile and Phan Vu introduced in Vietnam in 2011, giving the pile load capacity 1.25÷1.5 times higher than with the usual piles in the same previous geological conditions In this paper, the author not only wants to introduce a new construction technology has wide application range but also offers to the engineers the calculations and analysis related for reference and orientation apply in design

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

MỞ ĐẦU 9

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 10

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 10

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài 10

5 Giá trị thực tiễn của đề tài 11

6 Hạn chế của đề tài 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG ÉP NHỒI CỌC BTCT ƯLT VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG 12

1.1 Tổng quan về việc sử dụng và chất lượng thi công các loại móng cọc hiện nay 12

1.2 Mô tả công nghệ thi công ép nhồi cọc BTCT ƯLT vào hố khoan vữa xi măng 13

1.2.1 Giới thiệu chung 13

1.2.2 Phương pháp thi công 15

1.2.3 Thiết bị thi công 18

1.2.4 Chiều sâu thi công 21

1.3 Đặc điểm kỹ thuật 21

1.3.1 Công tác sản xuất cọc BTCT ƯST 21

1.3.2 Công tác chuẩn bị thi công 23

1.3.3 Trình tự thi công 25

1.3.4 Xử lý sự cố khi thi công 31

1.4 Hướng triển khai áp dụng vào công trình và địa chất khu vực Tp Hồ Chí Minh và khu vực lân cận 34

1.4.1 Công trình Bệnh Viện Quốc Tế Đồng Nai 35

1.4.2 Công trình Khu Trung Tâm Thương Mại – Cao Ốc Văn

Phòng – Căn Hộ chung cư NVT-HVT 36

1.5 Kết luận chương 1 37

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SCT CỌC BTCT ƯLT THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP NHỒI CỌC VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG 39

2.1 Lý thuyết tính toán SCT cọc BTCT ƯLT thi công bằng phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng 39

2.1.1 Thành phần sức kháng ma sát dọc thân cọc 40

2.1.2 Thành phần sức kháng mũi của cọc 42

2.1.3 Công thức tính SCT dài hạn cho phép của cọc đơn 47

2.2 Phân tích SCT cọc BTCT ƯLT thi công ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation 49

2.2.1 Tổng quan về Plaxis 3D Foundation 49

2.2.2 Các mô hình cơ bản 50

2.2.3 Phân tích tương tác giữa chuyển vị của cọc và độ lún nền dưới tác dụng của tải trọng đứng 56

2.2.4 Điều kiện gia tải thoát nước và không thoát nước 61

2.3 Ảnh hưởng của việc lựa chọn tỷ lệ hỗn hợp vữa xi măng - đất 63

2.4 Kết luận chương 2 66

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC THI CÔNG CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ÉP NHỒI CỌC VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG 67

3.1 Tổng quan lựa chọn phương án cọc Basic của công trình 67

3.2 Kết quả tính SCT cực hạn cọc đơn tính toán theo lý thuyết 70

3.2.1 Theo Phụ Lục A & Phụ Lục B TCXD 205 : 1998 70

3.2.2 Theo Tiêu chuẩn Cầu – Đường Nhật Bản và nghiên cứu của Japan Piles 74

3.3 Kết quả SCT cực hạn cọc dựa vào thí nghiệm nén tĩnh 75

3.4 Phân tích mô hình cọc theo Plaxis 3D Foundation 77

3.4.1 Các đặc trưng địa chất và vật liệu 78

3.4.2 Các bước tính toán 79

3.4.3 Kết quả phân tích theo Plaxis 3D Foundation 80

3.5 Tổng hợp SCT cọc của các phương pháp tính toán và phân

tích 84

3.6 Kết luận chương 3 87

3.6.1 Về giá trị SCT cực hạn giữa các phương pháp thi công 87

3.6.2 Về ảnh hưởng của lớp vữa xi măng đất 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP BASIC 14

Hình 1.2 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP Hyper-MEGA 14

Hình 1.3 : So sánh hiệu quả PP Hyper – Mega so với cọc khoan nhồi 15

Hình 1.4 : Các bước thi công tổng quát 16

Hình 1.5 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp BASIC ® [6] 17

Hình 1.6 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp Hyper - MEGA.[7] 17

Hình 1.7 : Thiết bị và dụng cụ thi công chính 18

Hình 1.8 : Xe máy khoan (xe máy cơ sở) 18

Hình 1.9 : Hình ảnh cần khoan và mũi khoan 19

Hình 1.10 : Hệ thống trạm trộn và bơm vữa xi măng 20

Hình 1.11 : Hình dạng của đoạn mũi cọc (Ø1000-800) 22

Hình 1.12 : Sản xuất cọc nodular (cọc có mấu) 23

Hình 1.13 : Yêu cầu kích thước mặt bằng cho thiết bị khoan thi công 25

Hình 1.14 : Trích đoạn thi công hạ cọc tiền chế bằng phương pháp khoan tạo lỗ 27

Hình 1.15 : Quy trình khoan + bơm vữa trong hố khoan 28

Hình 1.16 : Mô phỏng qua trình hàn nối và hạ cọc 30

Hình 1.17 : Định vị cao trình thi công hạ cọc 31

Hình 1.18 : Mũi khoan chuyên dụng để phá cọc 33

Hình 1.19 : Minh họa quá trình khoan phá cọc không đạt kỹ thuật 33

Hình 1.20 : Hình ảnh thi công cọc Basic công trình Bệnh viện quốc tế Đồng Nai 36

Hình 1.21 : Hình ảnh thi công cọc Basic công trình Khu Trung Tâm Thương Mại – Cao Ốc Văn Phòng – Căn Hộ chung cư NVT-HVT 37

Hình 2.1 : Quan hệ f s –N s (cọc có mấu; đất cát) 41

Hình 2.2 : (a) Sơ đồ mặt phá hoại logarit xoắn ốc quanh mũi cọc, (b) mặt

phá hoại đối với các giá trị Φ khác nhau 42

Hình 2.3 : Mô phỏng sức kháng mũi của mũi cọc trong vữa xi măng P p 43

Hình 2.4 : Mũi cọc của cọc thép ống vữa xi măng đất 44

Hình 2.5 : Quan hệ giữa α p và ω 45

Hình 2.6 : Quan hệ giữa q pe và N L 46

Hình 2.7 : Quan hệ α–ω 47

Hình 2.8 : Quan hệ ứng suất, biến dạng dọc trục 51

Hình 2.9 : Các mặt bao phá hoại MC trong không gian ứng suất chính 51

Hình 2.10 : Hình dạng của hệ phân tích cọc – đất 56

Hình 2.11 : Minh họa 2 loại sức kháng của đất 58

Hình 2.12 : Mô phỏng điều kiện gia tải thoát nước và không thoát nước 62

Hình 2.13 : (a) Sức kháng cắt dài hạn (thoát nước), (b) Sức kháng cắt ngắn hạn (không thoát nước) 62

Hình 2.14 : Quan hệ giữa tỷ lệ xi măng với đất và cường độ của xi măng-đất (Lin 2000) 64

Hình 3.1 : Hình trụ hố khoan HK3 68

Hình 3.2 : Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh 75

Hình 3.3 : Xác định đường xu hướng chuyển vị dựa vào đường gia tải của thí nghiệm cọc P3 76

Hình 3.4 : Đường cong xu hướng quan hệ tải trọng – chuyển vị từ kết quả thực nghiệm 77

Hình 3.5 : Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị cọcBTCT D600 – Plaxis 3D Foundation 81

Hình 3.6 : Kết quả chuyên vị của cọc và vùng nền quanh thân cọc phương án cọc BTCT D600 – Plaxis 3D Foundation 81

Hình 3.7 : Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc BTCT D700 – Plaxis 3D Foundation 82

Hình 3.8 : Kết quả chuyên vị của cọc và vùng nền quanh thân cọc phương án cọc BTCT D700 – Plaxis 3D Foundation 82

Hình 3.9 : Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc Basic D600 – Plaxis

3D Foundation 83

Hình 3.10 : Kết quả chuyên vị của cọc và vùng nền quanh thân cọc phương án cọc Basic D600 – Plaxis 3D Foundation 84

Hình 3.11 : Tương quan SCT cực hạn của cọc theo quan niệm vữa xi măng đất để phục hồi ma sát 85

Hình 3.12 : Tương quan SCT cực hạn của cọc theo quan niệm hệ cọc BTCT – vữa xi măng đất làm việc đồng thời 85

Hình 3.13 : Hình dạng chuyển vị của cọc và vùng nền quanh thân cọc 88

Hình 3.14 : Đường chuyển vị của đất nền theo độ sâu 88

Hình 3.15 : Phân bố ứng suất cắt (interface) dọc thân cọc 89

DANH MỤC BẢNG BIỂU

thi công Phương pháp BASIC ® & Phương pháp Hyper-MEGA 15

Bảng 1.2. Danh sách thiết bị thi công chủ yếu 20

Bảng 1.3. Thành phần cấp phối dung dịch vữa xi măng thành, vữa xi măng đáy dung dịch Bentonite (áp dụng cho 1 mẻ trộn) 29

Bảng 2.1. Hệ số sức kháng ma sát và giá trị ma sát lớn nhất cho đất cát và đất sét [10] 41

Bảng 2.2. Cường độ sức kháng mũi cực hạn của phương pháp thi công cọc tiền chế bằng cách khoan tạo lỗ trước (chèn vữa xi măng trong khoảng hở giữa thân cọc và đất) [10] 44

Bảng 2.3. Cường độ sức kháng mũi cực hạn tại mũi cọc của cọc ống thép được chèn đầy bằng vữa xi măng [10] 44

Bảng 2.4. Hệ số khả năng chịu tải của mũi cọc (α) của cọc Basic 48

Bảng 2.5. Hệ số khả năng chịu ma sát thân cọc (β,γ) của cọc Basic 48

Bảng 2.6. Hệ số khả năng chịu tải của mũi cọc (α) của cọc Hyper – Mega 48

Bảng 2.7. Hệ số khả năng chịu ma sát thân cọc (β,γ) của cọc Hyper – Mega 48

Bảng 2.8. Bảng hệ số an toàn đề xuất 49

Bảng 2.9. Kết quả thí nghiệm trong phòng xác định cường độ kháng nén của hỗn hợp vật liệu xi măng đất 64

Bảng 2.10. Tỷ lệ xi măng với đất tối ưu tương ứng với các loại đất khác nhau (Mitchell and Freitag, 1959) 65

Bảng 2.11. Tỷ lệ xi măng với đất với các loại đất khác nhau theo hệ thống phân loại Unified (Mitchell and Freitag, 1959) 65

Bảng 3.1. Các lớp đất tại hố khoan HK03 69

Bảng 3.2. Bảng thông số dung dịch vữa và khối lượng xi măng khi thi công 69

Bảng 3.3. Bảng thống kê ma sát hông dọc thân cọc tính theo Phụ Lục A – TCXD 205 : 1998 70

Bảng 3.4. Bảng thống kê ma sát hông dọc thân cọc tính theo Phụ Lục A – TCXD 205 : 1998 71

Bảng 3.5. SCT cực hạn của cọc BTCT D600 (Phụ Lục A – TCXD 205 :

1998) 72

Bảng 3.6. SCT cực hạn của cọc BTCT D600 (Phụ Lục B – TCXD 205 : 1998) 73

Bảng 3.7. SCT cực hạn của hệ cọc cọc BTCT – vữa xi măng đất D700 (Phụ Lục A – TCXD 205 : 1998) 73

Bảng 3.8. SCT cực hạn của hệ cọc cọc BTCT – vữa xi măng đất D700 (Phụ Lục A – TCXD 205 : 1998) 74

Bảng 3.9. SCT cực hạn cọc Basic theo “Specifications for Highway Bridges - Part IV Substructures” 74

Bảng 3.10. SCT cực hạn cọc Basic theo hệ số thực nghiệm 75

Bảng 3.11. Thống kê phương án phân tích SCT cực hạn của cọc bằng Plaxis 3D Foundation 78

Bảng 3.12. Đặc trưng địa chất phân tích theo mô hình Morh - Coulomb 78

Bảng 3.13. Đặc trưng vật lệu 79

Bảng 3.14. Tổng hợp kết quả phân tích Plaxis 3D Foundation 80

Bảng 3.15. Tổng hợp kết quả phân tích SCT cực hạn cọc đơn theo các phương pháp và quan niệm khác nhau 84

Bảng 3.16. So sánh kết quả tính toán và phân tích với kết quả tính toán theo TCXD 205:1998 86

Bảng 3.17. So sánh kết quả tính toán theo lý thuyết và với phân tích Plaxis 86

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung công nghệ thi công móng cọc ngày càng được cải tiến, hoàn thiện, đa dạng về chủng loại cũng như phương pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cho từng loại công trình Sự phát triển của kỹ thuật làm cọc đã sản sinh không ngừng các kiểu cọc mới, điều đó đã mở ra cho việc thiết kế móng cọc nhà đặc biệt là cao tầng một địa bàn rộng rãi, đem lại cho người thiết kế có thể lựa chọn được những loại cọc có tính năng kỹ thuật tốt hơn, lợi ích kinh tế cao hơn

Trong vài năm trở lại đây, tập đoàn Japan Pile đã phát minh ra công nghệ thi công mới, là sự kết hợp cải tiến để tận dụng tối đa các ưu điểm đồng thời khắc phục nhược điểm của các công nghệ trước đây, đó là, thi công ép nhồi cọc bê tông li tâm ứng lực vào hố khoan vữa xi măng (phương pháp khoan tạo lỗ trước và chèn đầy

bằng dung dịch vữa xi măng), thường được biết tới với 2 loại phổ biến là: phương

pháp BASIC ® & phương pháp Hyper – Mega (phương pháp hạ cọc có đáy mở

rộng sử dụng cọc có mấu) Các phương pháp này có các ưu điểm chính sau:

o Chất lượng cọc đảm bảo vì được sản xuất và nghiệm thu trong nhà máy,

sử dụng cọc ứng lực trước rất tối ưu;

o Phương pháp đưa cọc ngàm vào lớp đất cứng sâu hơn so với phương thức đóng hoặc ép cọc, kết quả sức chịu tải cũng lớn hơn;

o Phương pháp làm tăng khả năng ma sát bởi giữa cọc và đất được chèn

đầy bằng vữa xi măng - phương pháp BASIC ® Hơn nữa, thành phần

ma sát càng lớn hơn bởi các mấu nhỏ đó nằm ở vùng mở rộng đáy -

phương pháp Hyper – Mega;

o PP này có thể thi công gần các tòa nhà cao tầng và trong khu đô thị, được

so sánh với phương pháp đóng cọc Giảm thiểu tiếng ồn – Rung động;

o Phương pháp này được thiết kế một cách tự do trong việc lựa chọn các phương án và đạt hiệu quả kinh tế bởi sự mở rộng đáy và sự kết hợp giữa cọc ly tâm và cọc có mấu (nodular)

tông cốt thép ứng lực trước thi công bằng phương pháp ép nhồi cọc vào hố khoan vữa xi măng”, để tìm hiểu công nghệ thi công, lý thuyết tính toán cũng như

sự phù hợp để áp dụng vào Tp.Hồ Chí Minh và khu vực lân cận

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích luận văn này là tập trung vào các vấn đề chủ yếu sau:

(1) Phổ biến quy trình, thiết bị và chất lượng công nghệ thi công cọc mới; (2) Tìm hiểu công thức tính toán sức chịu tải cọc và các hệ số tính toán liên quan từ các kết quả nghiên cứu của các tác giả tại Nhật Bản, nhằm áp dụng tính toán cho công trình cụ thể ở nước ta;

(3) Tìm hiểu loại địa chất thích hợp để áp dụng triển khai vào thực tế nhằm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn:

(1) Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các vấn đề liên quan đến công nghệ thi công cọc mới, phương pháp tính toán sức chịu tải cọc theo nghiên cứu của nhà phát minh đã được chứng nhận và theo tiêu chuẩn cầu đường Nhật Bản;

(2) Nghiên cứu thực nghiệm: Tiên hành phân tích và so sánh kết quả tính toán sức chịu tải của cọc theo công thức rút ra từ các nghiên cứu lý thuyết với kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường;

(3) Nghiên cứu mô phỏng: Mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation để khảo sát và so sánh với kết quả tính toán theo lý thuyết và kết quả thí nghiệm thực tế

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài có ý nghĩa khoa học thiết thực mở ra hướng nghiên cứu thực nghiệm mới nhằm ứng dụng công nghệ thi công cọc BTCT ƯST vào hố khoan vữa xi măng một cách tối ưu nhất và các hệ số thực nghiệm tương ứng để sử dụng trong tính toán ước lượng sức chịu tải theo đất nền của cọc với điều kiện địa chất thổ nhưỡng các vùng ở Việt Nam

Đề tài giúp cho các kỹ sư có thêm một sự lựa chọn phương án thiết kế mới hiệu quả hơn, cung cấp các một quy trình tính toán và kiểm tra trên lý thuyết nhằm xác định SCT cọc bằng các công thức - tiêu chuẩn đề xuất, đông thời kiểm tra sơ bộ tải trọng để thí nghiệm thử tải tĩnh thông qua ứng dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation

o Số lượng công trình và số liệu thực tế hạn chế, chưa tạo được nhiều cơ sở

dữ liệu cho các nhà thiết kế lựa chọn, hiện tại mới chỉ có áp dụng cho Tp.Hồ Chí Minh và khu vực lân cận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG

ÉP NHỒI CỌC BTCT ƯLT VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG

1.1 Tổng quan về việc sử dụng và chất lượng thi công các loại móng cọc hiện nay

Móng cọc sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng - công nghiệp, cầu đường, thuỷ lợi - thuỷ điện, hợp lý đối với các công trình chịu tải trọng lớn mà điều kiện địa chất, địa hình phức tạp, lớp đất tốt nằm dưới sâu mà các loại móng nông không đáp ứng được (như vùng có đất yếu hoặc công trình trên sông ), giảm được biến dạng lún và lún không đều Đồng thời, khi dùng móng cọc làm tăng tính

ổn định cho các công trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn như các nhà cao tầng, nhà tháp,

Phương pháp thi công móng cọc sử dụng tại Việt Nam khá phổ biến và nhiều loại như : cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc Barrette, cọc khoan nhồi mở rộng đáy, cọc khoan nhồi – cọc Barrette kết hợp phụt vữa gia cố nền (Jet Grounting, Bachy Soletanche) v.v., với các đặc điểm cụ thể như sau:

(1) Đối với công nghệ cọc đóng và cọc ép, cọc ống BTCT ƯST đang dần thay thế cho loại cọc vuông đặc không ƯST truyền thống vì những ưu điểm vượt trội Tuy nhiên thực tế thi công các cọc ống BTCT ƯST đang diễn ra ở nước ta đã gặp phải một số bất ổn, có thể làm cho kết cấu công trình làm việc không như mong muốn của người thiết kế, như tình trạng cọc bị gãy, nứt dọc, vỡ đầu, lệch trên mặt bằng, liên kết không tốt với kết cấu bên trên

(2) Đối với công nghệ cọc khoan nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng của nước ta, không những trong những công trình nhà cao tầng mà cả cho công trình cảng biển, cảng sông, cầu lớn Cọc khoan nhồi chịu được tải trọng lớn, so với các loại cọc khác thì cọc khoan nhồi thi công thuận lợi trong các vùng gần công trình đã thi công trước, trong khu đông dân cư, ít gây ảnh hưởng đến các công trinh kế bên và không gây tiếng ồn lớn Nhưng cọc khoan nhồi cũng có nhiều nhược điểm:

o Giá thành trên 1m dài cọc vẫn còn cao, việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi thường chỉ thực hiện được sau khi đã thi công xong cọc;

o Thí nghiệm thử tải cọc phức tạp và giá thành cao Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoan nhồi cao hơn so với móng cọc khác (tính chất cơ-lý-hóa của đất, nước, các dự báo về hiện tượng cát chảy, đất sập.v.v…)

o Chất lượng cọc tùy thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc Dễ sụt thành vách lỗ khoan trong giai đoạn taọ lỗ, làm thay đổi kích thước tiết diện cọc, tăng khối lượng bê tông và tăng trọng lượng bản thân cọc một cách vô ích;

o Mức độ chiết giảm ma sát mặt bên cọc và sức kháng mũi cọc nhiều hơn

so với các loại cọc khác

1.2 Mô tả công nghệ thi công ép nhồi cọc BTCT ƯLT vào hố khoan vữa xi măng

1.2.1 Giới thiệu chung

Tại Nhật Bản, hầu hết móng cọc đều sử dụng cọc bê tông đúc sẵn được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn được hạ vào các lỗ khoan được đào sẵn trước đó và được chèn đầy bằng vữa xi măng và vữa tăng cứng

cho đáy cọc – Phương pháp BASIC ® Phương pháp khoan tạo lỗ trước với đáy được mở rộng, trong đó phần xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình khoan, được sử dụng phổ biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu tải theo phương đứng mà phương pháp này đem lại Thông thường, đường kính của phần vữa đáy được mở rộng 1.1 đến 1.15 lần.[6]

o So sánh với cọc khoan nhồi bê tông, chiều dài cọc tương đương Độ lớn

về khả năng chịu tải cọc (α) thì cọc BASIC là 315÷320, cọc khoan nhồi

là 120 Ngoài ra, khả năng ma sát thành cọc theo BASIC có thể cao hơn cọc khoan nhồi có cùng đường kính;

o So sánh với cọc ép, cọc Basic có thể thi công cọc có độ sâu lớn hơn cọc

ép Trong trường hợp này, giá trị N là, cọc ép là 22, cọc Basic là 60 Hơn nữa, ma sát thành cọc Basic (có sử dụng dung dịch vữa xi măng) có thể đạt gấp 2 lần cọc ép có cùng chiều sâu

Hình 1.1 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP BASIC

Hình 1.2 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP Hyper-MEGA

Phương pháp Hyper-MEGA là một loại của phương pháp pháp khoan tạo lỗ

trước với đáy được mở rộng Các đặc điểm nổi trội của phương pháp này cũng tương tự như cọc Basic cộng thêm việc sử dụng cọc có mấu, khoan mở rộng đáy lên

từ 1 đến 2 lần, và kéo dài hơn phần mở rộng đáy làm tăng sức chịu mũi của cọc tăng khoảng gấp hơn 2 lần so với cọc Basic.[7]

Hình 1.3 : So sánh hiệu quả PP Hyper – Mega so với cọc khoan nhồi

Lập bảng so sánh sự giống và khác nhau của PP Basic và PP HM, từ đó rút ra phần phân tích chung, phần phân tích riêng

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp đặc điểm giống và khác nhau của phương pháp thi

công Phương pháp BASIC ® & Phương pháp Hyper-MEGA

Diễn giải Phương pháp BASIC ® Phương pháp Hyper- MEGA

Loại cọc sử dụng Sử dụng cọc PHC cho toàn bộ cọc Sử dụng cọc PHC cho phần thân và cọc có mấu nodular

cho phần mũi cọc

1.2.2 Phương pháp thi công

Một quy trình thi công tổng quát cho phương pháp thi công được trình bày

trong (Hình 1.4) Các bước từ (1) đến (5) trong hình giải thích ngắn gọn như sau:

Hình 1.4 : Các bước thi công tổng quát

(1) Định vị tâm cọc – khoan bình thường: tạo lỗ khoan trung gian trong đất

bằng lưỡi khoan ruột gà tới độ sâu dự kiến để hàn nối cọc;

(2) Mở rộng đáy hố khoan; bơm vữa (vữa xi măng): thi công cọc bắt đầu

bằng việc khoan đến độ sâu mong muốn theo thiết kế, kiểm tra lại cao độ dừng khoan trước khi tiến hành bơm vữa xi măng Cần khoan ruột gà được sử dụng đồng thời lấy phôi trong lổ khoan;

(3) Tiến hành trộn và khuấy liên tục lỗ khoan: Bơm phun nước vữa cải tạo

nền vào hố khoan, trộn nước vữa kết dính với đất ở đáy cọc tạo nên cột hỗn hợp đất & vữa kết dính (vữa xi măng đất) trong lòng hố khoan Sử dụng cấp phối vữa mác cao ở phần mũi cọc, sau khi hoàn tất trộn vữa mũi cọc và thấp hơn ở phần trên;

(4) Hình thành vữa đáy – rút cần khoan lên: Sử dụng cấp phối vữa mác

cao ở phần mũi cọc, sau khi hoàn tất trộn vữa mũi cọc và thấp hơn ở phần trên;

(5) Hạ các đoạn cọc BTCT vào trong hố khoan: Dùng cần khoan để hạ cọc

đến độ sâu thiết kế Sử dụng máy thủy bình để kiểm tra cao độ đầu cọc sau khi hạ cọc vào lổ khoan Kiểm tra cao độ, kết thúc

Hình 1.5 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp BASIC ® [6]

Hình 1.6 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp Hyper - MEGA.[7]

1.2.3 Thiết bị thi công

Hình 1.7 : Thiết bị và dụng cụ thi công chính

(1) Máy khoan chính: Mô tơ khoan đất kiểu ruột gà sử dụng mũi khoan mở rộng đáy

(2) Máy khoan phụ: Mô tơ khoan dùng để xoay và ép hạ cọc

(3) Xe máy khoan (xe máy cơ sở)

Hình 1.8 : Xe máy khoan (xe máy cơ sở)

(4) Máy phát điện phục vụ máy khoan, hàn nối cọc, máy trộn vữa

(5) Cần khoan và mũi khoan

Hình 1.9 : Hình ảnh cần khoan và mũi khoan

(6) Hệ thống trạm trộn và bơm vữa kết dính

(7) Xe cần cẩu phục vụ: Cẩn cẩu có tầm vươn lớn hơn chiều dài cọc BTCT cần hạ hoặc ống casing là 12,0m

(8) Thép tấm dày: để lót đường giữ ổn định cho Xe máy khoan (xe máy cơ

sở) và Cần cẩu phục vụ, khi hoạt động trong khu vực thi công

(9) Hệ thống đường ống bơm vữa

Hình 1.10 : Hệ thống trạm trộn và bơm vữa xi măng

(10) Bộ liên kết đầu cọc

(11) Tấm neo cọc và tháo ráp bộ khoan cụ

(12) Nguồn nước và nguồn điện

(13) Bồn chứa nước dự phòng

Bảng 1.2 Danh sách thiết bị thi công chủ yếu

1 Thiết bị xe máy cơ sở + DH608-120M,

+ Cần khoan

+ Nippon Sharyo 220 KVA

5 Định vị tim trục và cao

độ

+ Máy toàn đạc + Máy thủy bình

6 Hệ thống trạm trộn

+ Silo xi măng + Phểu cân + Máy trộn vữa xi măng + Máy bơm vữa

1.2.4 Chiều sâu thi công

Điều kiện đất nền và chiều sâu thi công lớn nhất ứng dụng cho phương pháp như sau:

(1) Đất xung quanh mũi cọc: Đất cát, đất sỏi, đất sét;

(2) Đất xung quanh thân cọc: Đất cát (bao gồm đất sỏi) hoặc đất sét (bao gồm bùn sét);

(3) Chiều sâu thi công lớn nhất: 68.5m khi đất xung quanh mũi cọc là đất cát hoặc sỏi, và 60.0m khi là đất sét

1.3 Đặc điểm kỹ thuật

1.3.1 Công tác sản xuất cọc BTCT ƯST

o Việc chế tạo cọc tuân theo các quy định của thiết kế về kích thước và loại vật liệu, mác bê tông, cường độ thép, tải trọng cọc thiết kế và quy phạm hiện hành về sản xuất cọc BTCT ƯLT;

o Cọc được kiểm tra chặt chẽ trước khi xuất xưởng theo quy trình công nghệ sản xuất cọc bê tông ly tâm đã được thiết kế sản xuất cọc – sản phẩm công nghiệp

Cọc sử dụng phương pháp Hyper - MEGA có thể được ứng dụng bao gồm cọc

có mấu (bao gồm mở rộng mũi cọc có mấu) với đường kính lớn nhất tại mấu là 1200mm (đường kính thân 1000mm), và thân cọc (gồm mũi cọc được mở rộng) như cọc PHC, cọc PRC (căng trước và bê tông cường độ cao), cọc SC (ống thép nhồi bê tông cường độ cao)

Hình 1.11 : Hình dạng của đoạn mũi cọc (Ø1000-800)

Cọc có mấu là cọc bên tông đúc sẵn có những chỗ lồi lõm dưới dạng các nút tại các khoảng cố định suốt thân cọc Kể từ khi xuất hiện lần đầu tiên hồi những năm 1920, vật liệu sử dụng đã thay đổi từ bê tông cốt thép (RC) đến bê tông dự ứng lực (PC) đến bê tông dự ứng lực cường độ cao (PHC) Tiết diện ngang cũng đã thay đổi từ cọc vuông/bát giác sang cọc tam giác/ngũ giác đến cọc trụ tròn (cọc đúc li tâm)

Hình 1.12 : Sản xuất cọc nodular (cọc có mấu)

1.3.2 Công tác chuẩn bị thi công

Phương pháp thi công cần nắm rõ độ dày, sự thay đổi của nền đất để tránh hiện tượng sau khi thi công xong công trình, sẽ phát sinh ra hiện tượng lún không đều dẫn đến không phát huy hết năng lực chịu tải của cọc Vì vậy, cần làm cọc thí nghiệm để xác định các điều kiện, thông số sau:

a) Dự tính chiều dài của cọc bằng cách tính sức chịu tải của cọc theo tình trạng địa chất của công trình thi công;

b) Xác nhận lại tầng đất nền trung gian, tầng đất nền chịu nén (trong quá trình khoan cọc thử, kiểm tra sự thay đổi địa tầng so với tài liệu khảo sát địa chất được cung cấp);

c) Số lượng cọc thí nghiệm cần thiết phải làm từ 2 cọc trở lên để có thể quyết định chiều dài cọc thi công đại trà;

d) Thể tích vữa kết dính (xi măng) cần bơm vào lổ khoan;

e) Thành phần vữa kết dính

Thời gian chờ vữa xi măng đạt ổn định để phục vụ công tác thử tải là 14 ngày Thời gian cần thiết để vữa xi măng đất hoàn tất ninh kết là 90 ngày theo các nghiên cứu của Viện IBST

Nhằm lập kế hoạch thi công thích hợp, thực hiện kiểm tra các điều kiện công trường trước khi tiến hành thi công đối với các vấn đề sau:

o Kiểm tra các tuyến đường bên ngoài công trường: Các tuyến đường cần làm rõ các thông tin liên quan sau đây:

+ Bề rộng của đường của đường tại vị trí giao cắt > 6,0m để xe rơ moóc dài 13,0m có thể vào tới công trình Chú ý viêc xin giấy phép

sử dụng vỉa hè, các cây xanh trồng ở gần cửa công trình để đảm bảo

xe chở thiết bị, cọc có thể vào công trường

o Kiểm tra các điều kiện bên trong công trường: cần phải xác định các thông tin sau:

+ Cổng vào công trường: chiều rộng > 10,0m, chiều cao có bị hạn chế hay không (như vướng đường dây điện)

+ Các kiến trúc lân cận có làm hạn chế đến việc vận chuyển và lắp dựng thiết bị hay ảnh hưởng đến việc thi công các tim cọc kế nó + Tình trạng đường giao thông trong công trường: sẽ sử dụng các tấm thép lót nền trong quá trình thi công để thiết bị bánh xích có thể di chuyển dễ dàng và thuận tiện hơn trong việc vệ sinh công trường + Chuẩn bị vòi nước để rửa xe, đường trong quá trình thi công

+ Bố trí hợp lý vị trí khu thiết bị phụ trợ: Hệ thống trạm trộn, máy bơm, máy hàn,…

Khoảng cách tối thiểu từ tim cọc đến tường bao, ranh đất công trình lân cận là 2m Xem hình ảnh minh họa

Hình 1.13 : Yêu cầu kích thước mặt bằng cho thiết bị khoan thi công

o Kiểm tra các hạ tầng cơ sở liên quan đến điện nước tại công trường: Nguồn nước (có đường ống cấp nước, nước giếng, nguồn khác) phục vụ cho công tác thi công trộn vữa cần đảm bảo đầy đủ để không làm gián đoạn công tác bơm phun vữa kết dính, trộn vữa xi măng đất trước khi tiến hành thi công

o Kiểm tra tài liệu địa chất công trường: Mặt cắt/cột địa tầng, tính chất của đất, mực nước dưới đất, độ sâu của hố khoan cần đào

o Kiểm tra tiêu chuẩn kỹ thuật về cọc BTCT: Loại cọc, số lượng (tổ hợp cọc), chất lượng

o Kiểm tra các công trình kiến trúc xung quanh lân cận công trường: chụp ảnh hoặc quay video công trình, đường phố và các công trình kiến trúc khác trước khi bắt đầu thi công Các vết nứt (số lượng và bề rộng), lún sụt, bong tách vữa, thấm…ghi chép đầy đủ để có thể tránh các xung đột tranh cãi của các Chủ công trình kiến trúc lân cận Trước khi thi công, lập các mốc quan trắc để theo dõi độ lún sụt của đất hoặc công trình lân cận nếu có xảy ra

1.3.3 Trình tự thi công

MẶT BẰNG BỐ TRÍ THIẾT BỊ THI CÔNG

Công tác thi công khoan hạ cọc bao gồm các bước sau:

để ổn định máy khoan và thiết bị ta sử dụng các tấm thép dày 3cm kê lót đảm bảo khống chế lún của mặt đất, máy khoan không bị xê dịch trong suốt quá trình khoan Dung sai cho phép về độ thẳng đứng của hố khoan

là < 1%

o Khoan đào xuống bằng máy khoan chính gắn lưỡi khoan ruột gà, đến độ sâu thiết kế

o Trong quá trình khoan đất thừa trong hố khoan được thu gom bằng máy đào

o Khi khoan hạ, cần quan sát và ghi nhận trạng thái và thuộc tính của đất thừa đào lên Ở tầng đất rời việc khoan và lấy đất lên dễ dàng hơn tầng đất cứng Do đó tốc độ khoan đào sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại đất Ghi chép thời gian khoan hạ theo biểu ghi mẫu để làm căn cứ kiểm tra địa tầng thay đổi ở các hố khoan đào tiếp theo Như vậy, căn cứ để biết mũi cọc thâm nhập vào các tầng địa chất trung gian và tầng đất chịu lực

sẽ được theo dõi và quan sát qua đồng hồ đo cường độ dòng điện đi qua máy khoan tại cabin xe khoan đào

o Kết thúc quá trình khoan đào đất

Hình 1.14 : Trích đoạn thi công hạ cọc tiền chế bằng phương pháp khoan

tạo lỗ

¾ Tạo vữa xi măng đất (cột xi măng đất)

Tạo vữa kết dính

o Xi măng được trộn với nước theo tỷ lệ quy định bằng máy trộn vữa chuyên dùng, sau đó được chứa tại bồn trung gian trước khi bơm bằng bơm áp lực

Phần mũi cọc:

o Vữa xi măng được phun trộn từ đầu mũi khoan ruột gà nhằm tạo cứng đáy tại mũi cọc BTCT Chất lượng của quá trình tạo cứng đáy sẽ ảnh hưởng tới lực chống của mũi cọc Mở van đường ống bơm vữa để bắt đầu bơm phun vữa vào hố khoan Cần khoan ruột gà được kéo lên và đưa xuống để đảo trộn dung dịch nước XM với phần đất thừa tại đáy hố khoan;

o Thể tích dung dịch nước XM bơm vào được tính toán trên cơ sở đường kính lỗ khoan, chiều sâu, tỷ lệ phối vữa kết dính trên thể tích(V) và đất nguyên thổ (D) V/D và thể tích chiếm chỗ của cọc;

o Tỷ lệ W/C sử dụng cho tạo cứng đáy 59% , thời gian bơm tạo cứng đáy:

15 phút

Hình 1.15 : Quy trình khoan + bơm vữa trong hố khoan

Bơm vữa chèn nhằm nêm chặt cọc BTCT với đất xung quanh thân cọc:

o Tương tự như công tác tạo cứng đáy, nước XM được tính toán dung lượng bơm vào hố khoan nhằm lấp đầy khoảng hở giữa cọc BTCT và vách thành đất hố khoan Căn cứ vào tổng dung lượng vữa xi măng bơm vào hố khoan đã tính toán, xác định dung lượng vữa xi măng cho phần phục hồi ma sát thân cọc;

o Tỉ lệ lượng XM dùng trong dung dịch nước XM cho việc phục hồi ma sát thân cọc BTCT thông thường tính theo tỉ lệ W/C = 100%;

o Thời gian thực hiện phần tạo cột xi măng đất khoảng là 50 phút

Bảng 1.3 Thành phần cấp phối dung dịch vữa xi măng thành, vữa xi măng

đáy dung dịch Bentonite (áp dụng cho 1 mẻ trộn)

Loại Xi măng Nước Tổng cộng Tỷ lệ W/C

o Tần suất lấy mẫu và bảo dưỡng mẫu xi măng tuân theo Tiêu chuẩn thi công cọc Bê tông ly tâm JIS A 7201 : 2009 Số tổ mẫu là 2 tổ cho phần chèn hông và tạo cứng đáy, số lượng mẫu cho mỗi tổ là 3 mẫu

Hàn nối cọc BTCT:

o Tùy điều kiện mặt bằng, cọc sẽ được hàn nối trực tiếp tại hố khoan hoặc hàn tại lỗ trung gian;

o Đoạn mũi và đoạn 2 được cẩu lắp vào vị trí lổ casing để hàn nối cọc bởi cẩu phục vụ, đoạn cọc thứ 3 sẽ được hàn trực tiếp tại hố khoan chính bởi

xe khoan Lúc này, mão chụp đầu cọc đã liên kết với đầu cọc bởi 3 miếng tole được hàn nối tại bích cọc, việc xoay cọc sẽ được thực hiện ngay sau khi hàn xong mối nối thứ 2;

Hình 1.16 : Mô phỏng qua trình hàn nối và hạ cọc

o Thời gian hàn nối bao gồm công tác cẩu lắp vào vị trí, định vị là 20 phút

Hạ cọc:

o Hạ cọc BTCT vào lỗ khoan: Kết thúc quá trình bơm phun vữa, đoạn cọc mũi được cẩu phục vụ hạ từ từ vào trong lỗ khoan, khi đầu cọc còn cách mặt đất khoảng 1,0m thì cho neo lại, cẩu tiếp đoạn cọc thứ hai , thứ ba

và tiến hành hàn;

o Sử dụng cần khoan có gắn “mão chụp cọc” để xoay, ấn cọc đến cao độ thiết kế, kiểm tra cao độ đầu cọc lần 1 Treo giữ cọc trong thời gian 20 phút, thả cáp treo mô tơ khoan tự do kiểm tra cao độ lần 2, 10 phút kế tiếp kiểm tra cao độ lần 3, cho cần khoan xoay ngược để tháo “mão chụp cọc” khỏi đầu cọc, kết thúc quá trình khoan hạ cọc;

o Kiểm tra cao độ đầu cọc theo thiết kế Sai số cho phép cao độ mũi cọc là

± 1m

hư hỏng thăng bị ninh

ị sạt vách,

phục

vị trí thậtquá trình kh

áy kinh vĩ trong suốt hiết bị hư h

sự cố hư h

ng không bkhối vữa xdụng bento

: Định vị c

yêu cầu kỹ

đúng với vvới phươnhiết bị làm

h kết trongkhông hạ đ

t chính xáchoan;

hoặc dây dquá trình khỏng (nếu chỏng, dừngbơm vữa S

i măng đấtonite để gi

có thể), tro

g thi côngSau đó, máy

y khoan sẽkhoan;

¾ Cọc hạ vào lỗ khoan không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

a) Nguyên nhân

o Gãy cọc trong quá trình hạ cọc;

o Nếu do thời gian thi công quá lâu, cao độ mũi cọc cao hơn cao độ tối thiểu (khoảng 1m so với thiết kế)

b) Biện pháp khắc phục

o Báo cáo với đơn vị TVGS và TVTK đầy đủ thông tin về tim cọc bị sự cố (vị trí tim cọc, chiều sâu hạ cọc,…) Trường hợp, vị trí tim cọc sự cố có thể khoan bù vị trí khác hoặc không thể khoan bù, sẽ được TVTK chỉ định trong vòng 1 ngày kể từ khi nhận được báo cáo về sự cố;

o Trường hợp cọc hạ không đạt đến độ sâu thiết kế do sạt thành hay thi công gián đoạn quá lâu khối đất bị lắng thì cọc sẽ được kéo lên khỏi mặt đất, xả các mối hàn để tái sử dụng;

o Trong trường hợp không thể kéo cọc lên khỏi mặt đất (hầu như không xảy ra), nhà thầu sẽ tiến hành cho khoan phá cọc, thời gian khoan phá cọc mất ít nhất là 4h kể từ lúc bắt đầu khoan phá Trình tự khoan phá cọc được thực hiện như sau:

+ Cho tiến hành cắt phần cọc thừa qua khỏi mặt đất hiện hữu;

+ Sử dụng các loại mũi khoan chuyên dùng đưa vào bên trong lòng cọc để khoan phá từ trên xuống;

+ Vít xoắn (mũi khoan đá) sẽ phá hủy bê tông thân cọc từ trên xuống khi lực xoắn nhỏ hơn ma sát nghỉ của thành cọc và nền đất Một phần bê tông và toàn bộ thép sẽ được lấy lên trong suốt quá trình khoan phá, phần còn lại sẽ được lấy lên trong quá trình khoan tạo lỗ trở lại;

+ Đường kính của lổ khoan sau khi phá vẫn theo đúng thiết kế ban đầu và việc khoan phá không làm ảnh hưởng đến các cọc xung quanh

Hình 1.18 : Mũi khoan chuyên dụng để phá cọc

Hình 1.19 : Minh họa quá trình khoan phá cọc không đạt kỹ thuật

+ Khi lực xoắn lớn hơn, cọc sẽ bị xoay, ngay lúc này tiếp tục xoay và kéo cọc lên khỏi hố khoan;

+ Hoàn tất quá trình khoan phá cọc;

+ Sau khi khoan phá hoàn tất cọc sự cố, lúc này lớp vữa bên dưới mũi cọc đến đáy hố khoan đã bị ninh kết, nhà thầu tiến hành khoan tạo

lỗ trở lại theo đúng quy trình khoan, chiều sâu khoan sẽ sâu thêm

300 mm so với chiều sâu thiết kế, thời gian khoan lại mất ít nhất 1h;

+ Sau đó sẽ tiến hành bơm vữa, lượng vữa bơm vào lần thứ 2 sẽ được tính toán lại sao cho phù hợp với chiều sâu lỗ khoan, trong đó chiều sâu vùng tạo cứng đáy sẽ được tăng thêm 300 mm theo yêu cầu thiết kế;

+ Tiến hành cho hạ cọc theo quy trình thi công đã đệ trình;

+ Tiến hành kiểm tra sức chịu tải của cọc (nếu cần) bằng phương pháp thử động (PDA) sau 14 ngày kể từ ngày hạ cọc Trong trường hợp không thể thử PDA được do đầu cọc âm dưới mặt đất khá sâu, nhà thầu đề nghị thử PDA vào thời điểm đào móng

1.4 Hướng triển khai áp dụng vào công trình và địa chất khu vực Tp Hồ Chí Minh và khu vực lân cận

Với ưu thế là phát huy được tất cà ưu điểm cùa các phương pháp thi công trước đây như: chất lượng cọc đảm bảo vì được sản xuất và nghiệm thu trong nhà máy; dễ dàng hạ cọc ngàm vào lớp đất cứng sâu hơn so với phương thức đóng hoặc

ép cọc (khắc phục được toàn bộ các sự cố khi thi công đóng hoặc ép cọc), kết quả sức chịu tải lớn hơn nhờ tăng khả năng ma sát bởi giữa cọc và đất được chèn đầy bằng vữa xi măng; đồng thời, có thể thi công gần các tòa nhà cao tầng và trong khu

đô thị, giảm thiểu tiếng ồn – rung động Cho thấy khả năng áp dụng rộng rãi trong tương lai của phương pháp BASIC® & phương pháp Hyper – MEGA

Tại Việt Nam, từ năm 2010, Cty Japan Pile đã chính thức hợp tác và trở thành

cổ đông lớn của Phan Vũ Group, nhằm hợp tác và phát triển công nghệ thi công cọc ở Việt Nam, và bắt đầu thi công cọc cho phương pháp BASIC® từ tháng 01/2011 Phương pháp Hyper – MEGA sẽ được triển khai trong thời gian sớm nhất khi dây chuyền sản xuất cọc có mấu của Phan Vũ đi vào sản xuất - dự kiến vào đầu năm 2013

Phạm vi ứng dụng cho các công trình ở Tp Hồ Chí Minh và khu vực lân cận:

o Công trình thi công xây chen trong thành phố thường gặp bất lợi khi thi công bằng biện pháp đóng hoặc ép thông thường, nếu dùng cọc khoan nhồi thì chi phí tăng cao;

o Công trình cao tầng có nhiều tầng hầm, cao độ hạ cọc chính xác, tránh lãng phí cắt bỏ đầu cọc;

o Qua so sánh các phương án triển khai thực tế khu vực phía Nam của Phan Vũ, có thể thấy phương án tỏ ra hiệu quả hơn hẳn khi áp dụng cho các khu vực có địa chất tương đối tốt như khu vực Quận Tân Bình, Quận

Gò Vấp, Miền Đông Nam Bộ,… Còn đối với các khu vực địa chất yếu hơn (gần sông, lớp bùn sét không có khả năng chịu tải dày từ 17-30m) như Quận 2, Quận 7, Bình Chánh, Miền Tây Nam Bộ, … cần có nhiều thí nghiệm thực tế để kiểm tra tính khả thi;

o Tuy nhiên, vì là công nghệ độc quyền nên đầu tư trang thiết bị ban đầu còn cao ảnh hưởng tới giá thành thi công, hy vọng trong tương lai Phan

Vũ sẽ hợp tác nắm vững công nghệ để mở rộng phạm vi ứng dụng ở nước ta

Dưới đây là 2 công trình tiêu biểu sử dụng phương pháp BASIC®:

1.4.1 Công trình Bệnh Viện Quốc Tế Đồng Nai

Công trình có quy mô và kết cấu như sau:

o Công trình: Bệnh viện Phụ Sản Quốc Tế Đồng Nai

o Địa điểm: Phường Tân Mai, TP Biên Hòa, Đồng Nai

o Tầng cao: Gồm 2 tầng hầm, 15 tầng cao

o Giải pháp kết cấu móng: cọc BTLT D700 thi công bằng phương pháp BASIC®, cọc sâu 15m