Nghiên cứu ứng dụng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp (d ≥ 600) cho công trình trên nền sét yếu khu vực TP HCM và đồng bằng sông cửu long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ Và Tên Học Viên: ĐỖ NGỌC ĐÔNG Phái: NAM Ngày, Tháng, Năm Sinh: 14/01/1975 Nơi Sinh: HÀ N

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

ĐỖ NGỌC ĐÔNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP ( D ≥ 600 ) CHO CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN SÉT

YẾU KHU VỰC TP.HCM VÀ ĐB.SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SỸ

TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 03/2006

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS LÊ BÁ VINH

TS LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , Ngày 07 tháng 03 năm 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ Và Tên Học Viên: ĐỖ NGỌC ĐÔNG Phái: NAM

Ngày, Tháng, Năm Sinh: 14/01/1975 Nơi Sinh: HÀ NAM

NINH

Chuyên Ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã Số: 31.10.02

I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP ( D ≥

600 ) CHO CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN SÉT YẾU KHU VỰC TP.HCM VÀ ĐBSCL

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng móng cọc ống Bê Tông ly

tâm tiền áp cho Công Trình trên nền đất sét yếu khu vực TP.HCM và ĐB.SÔNG CỬU LONG

Chương 2: Đặc điểm về đất sét yếu ở khu vực TP.HCM và ĐB.SÔNG CỬU

LONG có liên quan đến đề tài Chương 3: Nghiên cứu về cấu tạo và phương pháp thi công cọc ống Bê Tông ly

tâm tiền áp Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán khả năng chịu tải – biến dạng

của móng cọc bê tông Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc ống Bê Tông ly tâm tiền áp

Chương 5: Ứng dụng kết quả nghiên cứu về cọc ống bê tông ly tâm tiền áp để tính

toán cho công trình thực tế So sánh hiệu quả kinh tế ,kỹ thuật giữa các phương án cọc Bê Tông Cốt thép

* Nhận xét - kết luận và kiến nghị

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: /07/2005

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/03/2006

V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS LÊ BÁ VINH

TS LÊ BÁ KHÁNH

THẦY HD 1 THẦY HD 2 BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS LÊ BÁ VINH TS LÊ BÁ KHÁNH TS VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sỹ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường đại học Bách Khoa, nhờ sự tận tình hướng dẫn của quý thầy cô tác giả đã học hỏi, tích lũy được rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báo

Để hoàn thành luận văn này trước hết tác giả

Xin chân thành cảm ơn TS Lê Bá Vinh và TS Lê BáKhánh đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn Xin chân thành cảm ơn GS TSKH Lê Bá Lương, TS Châu Ngọc Ẩn,

TS Võ Phán, GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, … đã tận tình truyền đạt cho tác giả một nền tảng kiến thức sâu rộng trong suốt khóa học

Xin chân thành cảm ơn toàn bộ các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn tất bài luận văn

Xin gửi lời cảm ơn đến ThS Lữ Triều Dương và Công ty CP Phan Vũ đã giúp đỡ tác giả nghiên cứu hoàn thành luận văn

Xin gửi lòi cảm ơn đến gia đình và tất cả bạn bè những người luôn bên cạnh tác giả những lúc khó khăn cũng như thuận lợi trong suốt quá trình học và làm hoàn thành luận văn tốt nghiệp

TP.HCM , Ngày 07 tháng 03 năm 2006

Học Viên Thực Hiện

Đỗ Ngọc Đông

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Những năm gần đây, nhu cầu xây dựng Công trình của nước ta phát triễn rất mạnh Ngày càng có nhiều công trình lớn và hiện đại hơn được xây lên để đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nước nói chung và TP.HCM nói riêng Điều này đòi hỏi vấn đề thiết kế và đặc biệt là thiết kế xây dựng nền móng công trình ngày càng cao về mặt kỹ thuật Quan trọng nhất là giải quyết được bài toán giá thành trong việc xây dựng nền móng công trình

Do nhu cầu cấp bách nêu trên , Cọc ống bê tông ly tâm tiền áp đã được đưa vào sản xuất tại nước ta để đáp ứng những nhu cầu cần thiết và thiết thực cho việc

xây dựng những công trình trên Chính vì điều đó nên Tác giả đã chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp (D ≥ 600) cho công trình trên nền sét yếu khu vực TP.HCM và Đồng Bằng Sông Cửu Long “ Với đề tài

này tác giả nghĩ rằng có thể tìm ra một giải pháp móng cọc hợp lý khi xây dựng các công trình trên nền sét yếu nói chung , ở khu vực TP.HCM và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng

Luận văn này có những nội dung như sau :

Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng móng cọc ống bê tông ly

tâm tiền áp cho công trình trên nền đất sét yếu khu vực TP.HCM và ĐB.Sông Cửu Long

Chương 2 : Đặc Điểm về đất sét yếu ở khu vực tp.hcm và đb.sông cửu long có liên

quan đến đề tài

Chương 3 : Nghiên cứu về cấu tạo và phương pháp thi công cọc ống bê tông ly tâm

tiền áp

Chương 4 : Nghiên cứu các phương pháp tính toán khả năng chịu tải – biến dạng

của móng cọc bê tông Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

Chương 5 : Ứng dụng kết quả nghiên cứu về cọc ống bê tông ly tâm tiền áp để tính

toán cho công trình thực tế So sánh hiệu quả kinh tế ,kỹ thuật giữa các phương án cọc bê tông cốt thép

* Nhận xét, kết luận và kiến nghị

For the recent years, the demand of our nation for construction of work has developed so strongly There are more the bigger and more modern works day by day to be constructed for satisfaction of the demand for development of the nation generally and Hochiminh City separately This requests the design and especially for design in construction of the foundation of work higher and higher for the technical aspect The most importance is to settle the calculation of the cost price in the construction of the foundation of work

Due to the said urgent requirement The prestressed centrifugal concrete piles have been taken into the production in our country to satisfy the necessary and actual demands for construction of the works above Due to that matter therefore the

writer has collected the title “Research for application the prestressed centrifugal concrete piles (D > 600) for the work on the weak clay founation in Hochiminh City region and Mekong Delta River” For this title the writer thinks

that he can find out a solution for the founation of piles reasonably when constructing the works on the weak clay foundation gnerally , of Hochiminh City region and Mekong Delta River separately

This thesis with the following contents:

Chapter 1: The general research about the situation for application of the

prestressed centrifugal concrete piles for the works on the weak clay foundation in the region of Hochiminh City and Mekong Delta River

Chapter 2: The specific characteristics about the weak clay in the region of

Hochiminh City and Mekong Delta River concerned the title

Chapter 3: Research of the component and method for execution of prestressed

centrifugal concrete piles

Chapter 4: Research of the method for calculation of the loading capacity ability –

deformity of the foundation for concrete piles, research of the solutions for calculation of the loading along the axle of the prestressed centrifugal concrete piles

Chapter 5: Application of the result for researching about the prestressed

centrifugal concrete piles for calculation of the actual works Comparison of the economic, technical effect between the plans of the reinforced concrete piles

* Observations, conclusions and sugegstions

MỤC LỤC

Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP CHO CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT SÉT YẾU KHU VỰC TP.HCM VÀ ĐB SÔNG CỬU LONG 3

1.1 Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng móng cọc ống ly tâm 3 1.1.1 Phân loại cọc ống theo sự làm việc trong đất 5 1.1.2 Phân loại cọc ống theo đường kính cọc 5 1.2 Tổng quan về tính toán sức chịu tải cọc ống theo vật liệu 5 1.3 Tính toán khả năng chịu tải của cọc theo đất nền 7 1.4 Một số công trình dùng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp 8 1.5 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu đi sâu và phát triễn 12 Chương 2: ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐẤT SÉT YẾU Ở KHU VỰC TP.HCM VÀ

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 13

2.2 Tổng quan về đất sét yếu ở khu vực TP.HCM 15 2.2.1 Cấu trúc địa chất TP.HCM 16 2.3 Tổng quan về đất sét yếu ở khu vực ĐB Sông Cửu Long 18 2.3.1 Các lớp đất tiêu biểu ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long 18 2.3.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất sét yếu ở khu vực ĐB.Sông Cửu Long 19 2.4 Mặt cắt địa chất điển hình 20 Chương 3: NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG

CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP 23 3.1 Cấu tạo cọc ống bê tông ly tâm tiền áp 23 3.1.1 Cốt thép ứng suất trước 23

3.1.3 Các chi tiết cấu tạo cọc bê tông ly tâm tiền áp 25 3.2 Phân loại cọc ống theo khả năng chịu lực 27 3.3 Quy trình chế tạo cọc ống bê tông ly tâm tiền áp 29

3.5 Trình tự thi công hạ cọc ống bê tông ly tâm tiền áp 39 3.5.1 Chế tạo ,lắp và vận chuyển khung định hướng 39

3.5.5 Gia công lắp đặt thép đài cọc + đổ bê tông đài cọc 44 3.5.6 Kiểm tra chất lượng cọc tại hiện trường 44 3.6 Thi công hạ cọc ống bằng máy ép cọc 680 Tấn 46 3.6.1 Những đặc điểm của máy ép cọc 680 Tấn 47 3.6.2 Cấu tạo của máy ép 680 tấn 48 3.7 Một số nhận xét và kết luận 52 Chương 4: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG

CHỊU TẢI–BIẾN DẠNG CỦA MÓNG CỌC BÊ TÔNG.NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP 53

4.1 Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc bê tông 53 4.1.1 Tính toán khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu 53 4.1.2 Tính toán khả năng chịu tải của cọc ống theo vật liệu 53 4.2 Tính toán khả năng chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền 56 4.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý 56 4.2.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ 56 4.2.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo SPT 57 4.2.4 Tính toán sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm nén tĩnh 57 4.3 Tính toán kiểm tra cọc trong quá trình cẩu lắp 58

4.4 Các phương pháp tính toán biến dạng của móng cọc 60 4.4.1 Tính toán độ lún của nhóm cọc 60 4.5 Một số nhận xét và kết luận 63 Chương 5: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP ĐỂ TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ ,KỸ THUẬT GIỮA CÁC PHƯƠNG ÁN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP 64 5.1 Giới thiệu các địa chất của công trình thực tế 64 5.2 Nhận xét về các kết quả tính toán sức chịu tải của cọc 106 5.3 So sánh hiệu quả kinh tế ,kỹ thuật giữa các phương án móng cọc 107 5.4 So sánh về kinh tế giữa các phương án cọc 113 5.5 Nhận xét về kinh tế giữa các phương án cọc 122 5.6 So sánh về tiến độ thi công giữa các cọc 122 NHẬN XÉT-KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123 Tài liệu tham khảo 126

1

MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Như ta đã biết TP.HCM là một thành phố phát triển mạnh về kinh tế ,có mật độ và quy mô xây dựng rất cao của nước ta Bên cạnh đó Đồng bằng sông Cửu Long cũng là một khu vực đất đai màu mỡ và là vùng kinh tế nông nghiệp trọng điểm của nước ta ,có lợi thế rất lớn về vị trí địa lý vì thế đã mở ra rất nhiều cơ hội để thúc đẩy phát triển kinh tế trong khu vực và cho cả nước Tuy nhiên việc phát triển ở khu vực này còn gặp rất nhiều khó khăn ,nguyên nhân là địa chất ở khu vực này quá yếu , dẫn đến việc xây dựng các cơ sở hạ tầng trong khu vực này rất tốn kém về kinh phí ,vì phải đầu tư rất lớn cho việc sử lý nền móng công trình

Cho nên vấn đề bức thiết được đặt ra đối với ngành xây dựng là phải nghiên cứu tìm ra những giải pháp nền móng hợp lý giải quyết các vấn đề khó khăn này , làm giảm giá thành trong xây dựng Để các dự án có giá trị đầu tư hợp lý hơn , điều này sẽ thúc đẩy được sự phát triển trong khu vực

Trong đề tài này ,tác giả cũng mong đóng góp một phần vào việc nghiên cứu một giải pháp nền móng mà tác giả cho là tối ưu ( về mặt kinh tế ) cho các công trình xây dựng trên nền đất yếu Như chúng ta đã đã biết cọc rỗng bê tông ly tâm tiền áp giảm được khối lượng bê tông trong cọc ,làm cọc nhẹ hơn nên khả năng vận chuyển dễ dàng việc thi công hạ cọc cũng nhanh hơn ,những điều này góp phần làm giảm giá thành của cọc

Qua đó , chúng ta có thể thấy cọc ống bê tông ly tâm tiền áp rất thích hợp cho các công trình xây dựng trên nền đất yếu ,đặc biệt là khu vực đồng bằng sông cửu

long Chính vì những lý do trên tác giả đã quyết định chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng móng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp (D ≥ 600) cho công trình trên nền sét yếu khu vực TP.HCM và ĐB sông Cửu Long.”

II PHƯƠNG HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Nghiên cứu cấu tạo cọc ống ,quy trình công nghệ sản suất cọc ống bê tông

ly tâm tiền áp , và phương pháp thi công hạ cọc

2 Nghiên cứu về tính toán khả năng chịu tải của cọc bê tông và cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

3 Phân tích ,tổng hợp các kết quả thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường ,dùng phương pháp DAVISSON để kiểm tra lại khả năng chịu tải của cọc

4 Tính toán và so sánh về hiệu quả kinh tế , kỷ thuật giữa các phương án móng cọc bê tông

III GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

1 Đặc điểm địa chất của khu vực nghiên cứu chỉ mang tính chất đặc trưng,

cơ bản nhất và chỉ đại diện cho một số khu vực ở TP.HCM , Nhơn Trạch Nên khi áp dụng thực tế người thiết kế cần phải có những sự lựa chọn, điều chỉnh, đưa ra những giải pháp cho phù hợp với tình hình địa chất cụ thể tại địa điểm xây dựng

2 Chưa nghiên cứu các tác động của tải trọng động làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của móng cọc trong quá trình làm việc

3 Chưa nhiên cứu sâu về bê tông ứng lực trước trong quá trình tính toán khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu

4 Chưa nghiên cứu và tính toán ảnh hưởng của ma sát âm đến khả năng chịu tải của móng cọc trong quá trình làm việc

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

Đề tài thực hiện trong thời gian 6 tháng, tiến độ thực hiện sẽ được thực hiện theo trình tự sau đây:

Tuần thứ 1 : Lập dàn bài chi tiết

Tuần thứ 2-3 : Thu thập và sắp xếp tài liệu

Tuần thứ 4-6 : Viết chương 1

Tuần thứ 7-8 : Viết chương 2

Tuần thứ 9-10 : Viết chương 3

Tuần thứ 11-14 : Viết chương 4

Tuần thứ 15-18 : Viết chương 5

Tuần thứ 19-21 : Viết chương 6

Tuần thứ 22-23 : Trình duyệt, chỉnh sửa

Tuần thứ 24 : Hoàn chỉnh, đóng tập

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP CHO CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT SÉT YẾU KHU VỰC TP.HCM VÀ ĐB.SÔNG CỬU LONG

1.1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP

Trên thế giới, móng cọc ống đã được áp dụng từ 60÷70 năm về trước nhưng chỉ khoảng 20 đến 30 năm gần đây nó mới được phát triển và áp dụng rộng rãi Các nhà khoa học Nga đã có công rất lớn trong việc phát triển loại móng mới này về lý thuyết cũng như về kỹ thuật thi công Móng cọc ống được phát triển gắn liền với tên tuổi các nhà khoa học Nga như K.X Xilin, N.M Glotov, V.I Karpinski

Trước đây cọc BTCT thường làm đặc có nhược điểm là không kinh tế, vì vừa tốn xi măng, thép lại vừa nặng, gây khó khăn cho việc treo cọc và vận chuyển cọc,

do đó trong những năm gần đây người ta thường chế tạo cọc ống rỗng

Móng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp có những ưu điểm nổi bật so với các loại móng sâu khác :

- Mác bê tông cao từ 50MPa đến 80Mpa

- Khả năng kháng uốn đều các phương , rất hữu dụng cho loại móng đài cao

- Giảm khả năng nứt của cọc do sử dụng thép ứng suất trước cường độ cao

- Chiều dài cọc linh hoạt , khả năng kết nối với đài đơn giản

- Có thể áp dụng sản xuất trên dây chuyền công nghiệp nên dễ dàng kiểm soát chất lượng cọc

- Tiết kiệm được khối lượng bê tông và thép hơn

- Vận chuyển cọc được thực hiện dễ dàng hơn

- Sử dụng được cao nhất khả năng chiụ lực của vật liệu

- Có thể hạ móng xuống rất sâu mà không cần dùng giếng chìm hơi ép là loại móng có hại đến sức khoẻ công nhân

- Hầu như có thể áp dụng với tất cả các trường hợp địa chất phức tạp

4

Để rõ thêm về vấn đề này , chúng ta tham khảo bản sau đây :

Chiều dài cọc (m) Đường kính ngoài của cọc (cm)

Trọng lượng cốt thép trong một cọc (Kg) (Cốt thép dọc CT3)

Trọng lượng cốt thép trong một cọc (Kg) (Cốt thép dọc CT5)

1 Cọc ống bê tông cốt thép thường ( mác bê tông 300)

Hình 1-2 Cọc ống Bê tông ly tâm tiền áp

1.1.1 PHÂN LOẠI CỌC ỐNG THEO SỰ LÀM VIỆC TRONG ĐẤT [ 3 ]

1.1.1.1 Cọc Chống

Là loại cọc mà mũi cọc cắm sâu vào tầng đất cứng, khả năng chịu tải chủ yếu của cọc là phản lực mũi cọc Trong khi đó phần thân cọc nằm trong tầng đất yếu, nên thành phần ma sát không đáng kể

1.1.1.2 Cọc Ma Sát

Là loại cọc mà khả năng chịu tải chủ yếu là thành phần ma sát thân cọc Trường hợp này xảy ra khi phần thân cọc nằm trong tầng đất tương đối tốt, có chiều dày tương đối lớn và mũi cọc không có điều kiện để ngàm vào lớp đất cứng

Tuy nhiên trong thực tế chúng ta thường gặp các trường hợp cọc làm việc vừa có thành phần ma sát vừa có thành phần chống mũi Thường gặp khi cocï xuyên qua nhiều tầng đất có tính chất khác nhau

1.1.2 PHÂN LOẠI THEO ĐƯỜNG KÍNH CỌC

Móng gồm các cọc ống có đường kính d = 0,6 ÷ 1m với chiều dài mỗi đốt từ

10 ÷ 20m Tùy theo đường kính cọc có thể phân cọc ống thành các loại móng cọc như sau :

Móng cọc ống kiểu trụ dẻo : Điểm đặc biệt của loại móng này là kết cấu móng đồng thời cũng là kết cấu trụ Loại móng này có thể gồm một hàng cọc ống hoặc hai hàng cọc ống có đường kính từ 0,6 ÷ 1,6m và nối với nhau bằng một xà ngang Loại móng này áp dụng trong các cầu cạn

Móng cọc ống ngàm sâu vào tầng đá : loại móng này gồm các cọc ống có đường kính từ 1,6 ÷ 3,0m được chế tạo thành từng đốt dài 6 ÷ 12m và liên kết với nhau bằng bản đài Các cọc ống này ngàm vào tầng đá nhờ các máy khoan đặc biệt Loại móng này cũng phân thành loại đài thấp và loại đài cao

Móng cọc ống có đường kính lớn (không ngàm vào đá) : Đặc điểm chủ yếu của loại này là dùng các cọc ống có đường kính rất lớn (1,5 ÷ 6,0m) làm kết cấu móng Các cọc ống này được hạ trong bất kỳ tình hình địa chất và có thể lấp đầy hoặc lấp một phần phần rỗng bên trong

1.2 TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP THEO VẬT LIỆU [ TC JIS A 5335 - 1979 ]

1.2.1 Vật liệu Bê Tông Cường Độ cao

σcu : Cường độ chịu nén ( mẫu trụ ) = 600 kg/cm2

σcp : Cường độ chịu nén sau khi căng thép = 420 kg/cm2

σbt : Cường độ chịu uốn = 60 kg/cm2

Ec : Mođun đàn hồi = 390.000 kg/cm2

6

Ecp : Mođun sau khi căng = 292.500 kg/cm2

εs : Hệ số co ngót = 0,00015

ψ : Hệ số từ biến = 2

1.2.2 Vật liệu Thép Ứng Lực Trước

σpu : Giới hạn kéo đứt của thép chủ = 14.500 kg/cm2

σpy : Giới hạn chảy của thép chủ = 13.000 kg/cm2

Ep : Mođun đàn hồi của thép = 2.000.000 kg/cm2

r : Hệ số chùn ứng suất = 0,035

PC Bar Ø-Nos

Do

Hình 1-3 Mặt cắt ngang cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

Do : Đường kính ngoài ( cm )

T : Chiều dày cọc ( cm )

Ac : Tiết diện ngang cọc ( cm2 ) Φ-Nos : Đường kính ( cm ) và Số lượng thép chủ

σcu : Cường độ chịu nén ( của mẫu trụ )

σce : Ứng suất trước của bê tông đã trừ phần hao tổn

Tính toán khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu :

Khả năng chịu nén cho phép dọc trục dài hạn :

Pa = 1/4 * (σcu – σce) * Ac (tf) (1.1)

Khả năng chịu nén cho phép dọc trục ngắn hạn :

Pa -t = 1/2 * ( σcu – σce) * Ac (tf) (1.2)

1.3 TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN [ 3 ][ 8 ] 1.3.1 Tính toán sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

p p

FS

f A FS

q

1.3.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm hiện trường

Theo Meyerhof ( 1956 ) ( trong đất rời ) :

1.3.4 Tính toán sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường

* Phương pháp DAVISSON :

Sf =

A E

QL

p

p

.3

.2 + 0.0038 +

8

Hình 1-4 Biểu đồ về quan hệ giữa Tải Trọng và Độ lún

1.4 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH DÙNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP

Hình 1-5 Nhà máy Ximăng Nghi Sơn

Hình 1-6 Nhà máy Ximăng COTEC

Hình 1-7 Nhà máy nghiền Clinker Hiệp Phước

10

Hình 1-8 Nhà máy Ximăng Phương Nam

Hình 1-9 Tòa nhà thương mại và cao ốc văn phòng PARAGON

Hình 1-10 Nhà máy đạm PHÚ MỸ

Hình 1-11 Nhà máy bột mì MEKONG

12

Hình 1-12 Nhà máy Thép PHÚ MỸ

BẢNG KHỐI LƯỢNG CỌC CUNG CẤP CHO CÁC CÔNG TRÌNH

TÊN CÔNG TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG KÍNH CHIỀU DÀI

Nhà máy Ximăng COTEC Þ400 – Þ700 40 m

Nhà máy nghiền Clinker Hiệp Phước Þ400 – Þ700 45 m

Nhà máy nghiền Xi Măng DONAFRANCE Þ350-Þ700 30 m

Nhà máy Ximăng Phương Nam Þ400 – Þ700 44 m

Chung Cư Cao tầng ORCHARD GARDEN Þ600 54 m

Cao ốc thương mại và văn phòng PARAGON Þ500 30 m

Nhà máy đạm PHÚ MỸ Þ350 – Þ500 35 m

Cao ốc thương mại và căn hộ cao cấp

HOÀNG THÁP PLAZA

Nhà máy bột mì MEKONG Þ300 – Þ500 38 m

Nhà máy Thép PHÚ MỸ Þ500 – Þ700 35 m

1.4 XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

1 Nghiên cứu về cấu tạo và phương pháp thi công cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

2 Nghiên cứu các phương pháp tính toán khả năng chịu tải – biến dạng của móng cọc bê tông Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

3 Ứng dụng kết quả nghiên cứu về cọc ống bê tông ly tâm tiền áp để tính toán cho công trình thực tế So sánh hiệu quả kinh tế ,kỹ thuật giữa các phương án cọc Bê tông cốt thép

4 Nhận xét – kết luận và kiến nghị

13

CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐẤT SÉT YẾU Ở KHU VỰC TP.HCM VÀ

ĐB.SÔNG CỬU LONG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

2.1 ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐẤT YẾU

2.1.1 ĐỊNH NGHĨA ĐẤT YẾU [ 1 ] [2 ] [ 6 ]

Đa số các nhà nghiên cứu gọi đất yếu là những loại đất có khả năng chịu lực nén vào khoảng 0,5 – 1 kg/cm2, có độ lún lớn khi chịu tải công trình Nếu không áp dụng các biện pháp xử lý thì việc xây dựng công trình trên các loại đất này khó có thể xây dựng được

2.1.1.1 Đất yếu hầu như hoàn toàn bão hòa nước

Hệ số rỗng : e ≥ 1

Dung trọng tự nhiên : γw ≤ 1,7 T/m3

Trị số sức chống cắt không đáng kể

2.1.1.2 Các dạng đất yếu thường gặp

Các loại đất sét, sét pha cát ở trạng thái mềm, bão hòa nước

Các loại đất cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước

Các loại đất bùn, than bùn, đất than bùn

các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt

2.1.2 PHÂN LOẠI ĐẤT YẾU

2.1.2.1 Phân loại theo điều kiện chuyển dời và trầm tích

Tất cả các đất rời rạc đều có nguồn gốc từ đá rắn Sự chuyển hóa từ đá thành đất thường gồm các quá trình phong hóa, chuyển dời và trầm tích

Tùy theo tuổi hình thành người ta phân biệt ra trầm tích trẻ và trầm tích cổ Đặc biệt trầm tích chia ra làm 4 kỳ như sau:

IV Holoxen (trầm tích trẻ) III

2.1.2.2 Phân loại đất dựa vào tính chất cơ lý cơ bản của đất

Đất được chia ra làm các loại như sau:

Đá cứng và đá nữa cứng

Đất rời xốp

Đất mềm dính

Đất đặc biệt

2.1.2.3 Phân loại đất dính

Tính dẻo là một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét Độ dẻo của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức độ phân tán, thành phần khoáng, hàm lượng và tính chất hóa học của các loại nước trong đất Để xét tính dẻo của đất sét người ta dựa vào giới hạn ATTERBERG

Chỉ số dẻo: Ip = WL -Wp

Ip < 7 : Đất á cát (cát pha sét)

7 I≤ p ≤ 17 : Đất á sét (sét pha cát)

p L k

M

W M

W W

Trong đó:

WL: giới hạn chảy

Wp: giới hạn dẻo

Mc: hàm lượng hạt sét

Ip: chỉ số dẻo

Khi đó

Nếu Ak > 1.25 đất sét có hoạt tính keo cao

Nếu 1.25 > Ak > 0.75 đất sét có hoạt tính keo vừa

Nếu Ak < 0.75 đất sét có hoạt tính keo thấp

15

2.2 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT SÉT YẾU Ở KHU VỰC T.P HỒ CHÍ MINH

Hình 2 – 1 : Sơ đồ phân bố địa chất ở TP.HCM

2.2.1 CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TP.HCM

TP.HCM nằm ở phía đông cấu trúc miền đông nam bộ, phía bắc phân định với Đà Lạt, một đới hoạt hóa mezozoi trên nền thuộc cấu trúc miền nam trung bộ bởi hệ thống đứt gãy sông Đồng Nai, phía nam tiếp giáp với đới kainozoi thuộc cấu trúc miền tây nam bộ do hệ thống đứt gãy sông Vàm Cỏ Đông

Cấu trúc địa chất TP.HCM nói chung mang tính chất nằm giữa cấu trúc miền nam trung bộ và tây nam bộ

Vị trí các nhóm đất của TP.HCM

Hình 2 – 2 : Vị trí các nhóm đất ở TP.HCM

1 Đất phong hóa từ móng đá

2 Đất xám miền đông

3 Đất phù sa nhạt

4 Đất phèn

5 Đất mặn

6 Đất giồng

17

Theo kết quả thăm dò địa chất của một số công trình đã thực hiện thì TP HCM có thể xem là một vùng đất yếu, chia thành 2 khu vực chính như sau :

a) Khu vực đất yếu

Đó là khu vực nhà bè, Tân Thuận, quận 4, quận 6, quận 8, một phần quận 5, một phần quận Bình Thạnh, một phần của Hóc Môn và một phần Nam Thủ Đức (Thủ Thiêm) Nơi đây ngay từ trên mặt đã gặp lớp bùn yếu phân bố đến độ sâu 20 – 30m Sau đó là lớp sét dẻo mềm đến dẻo cứng có trị số SPT tăng từ 10 – 15 lên 35 –

50 Trừ phía Bắc Thủ Đức sớm gặp đá gốc còn thường đến độ sâu 60 – 80m vẫn là các sản phẩm của trầm tích đệ tứ gồm cát hoặc sét cứng

b) Khu vực đất tương đối yếu

Diện tích phấn bố của khu này chiếm phần lớn diện tích quận 1, quận 3 , quận 5, quận Phú Nhuận Ở đây thay cho lớp bùn là lớp sét latarite hóa khá cao có bề dày tương đối ổn định từ 3 – 5m (sau khi loại bỏ lớp đất trồng trọt và lớp đất ở trên mặt) Cường độ chịu tải của lớp latarite này khá cao vì trị số SPT thường lớn hơn 25 Tiếp theo lớp latarite ta gặp lớp cát mịn chặt vừa thường có chiều dài 15 – 20m

2.3 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT SÉT YẾU Ở KHU VỰC ĐB.SÔNG CỬU LONG 2.3.1 CÁC LỚP ĐẤT TIÊU BIỂU Ở KHU VỰC ĐB SÔNG CỬU LONG

19

Hình 2-3 Bản đồ phân vùng đất yếu ở ĐB.SÔNG CỬU LONG

Theo kết quả thí nghiệm của GSTS Nguyễn Văn Thơ, trong toàn vùng sông Cửu Long được phân chia thành 7 lớp đất trong đó có 3 lớp dạng đất bùn mềm yếu

Lớp 1 : Đất sét màu xám nâu, có chỗ xám vàng CL, CH

Lớp 2 : Đất bùn sét có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt MH (OH)

Lớp 3 : Đất bùn á sét màu đen, xám nhạt có khi màu vàng nhạt ML (OL)

Lớp 4 : Đất bùn á cát (bùn á cát hữu cơ) màu đen, xám nhạt CL – ML (ML)

Lớp 5 : Pleistoxen – đất sét chặt màu loang lổ đỏ vàng, vàng trắng CL

Lớp 6 : Á cát màu xám sẫm SP

Lớp 7 : Cát hạt bụi màu xám sẫm, xám tối, có khi vàng nhạt SW

2.3.2 CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT YẾU Ở KHU VỰC ĐB SCL

TT Khu vực

Các chỉ tiêu

T.p HCM Cần Thơ Vĩnh Long Cà Mau

1 Chiều sâu trung bình (m) 0 – 35 0 – 30 0 – 25 0 – 32

7 Dung trọng tự nhiên (g/cm3) 1.55 1.72 1.53 1.59

8 Dung trọng khô (g/cm3) 0.87 0.92 0.88 0.96

10 Hệ số rỗng 2.04 1.26 1.99 1.80

11 Độ bão hòa (%) 100 98 96.5 97

12 Giới hạn chảy (%) 69 61.4 64 63.3

13 Giới hạn dẻo (%) 42 29.6 39 42.7

17 Lực dính (kg/cm2) 0.06 0.1 0.07 0.07

2.4 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH

CÔNG TRÌNH : CHUNG CƯ CAO TẦNG – ORCHARD GARDEN

21

ĐỊA ĐIỂM : PHƯỜNG THẢO ĐIỀN – QUẬN 2 – TP.HCM

Chiều sâu khoan thăm dò tới 70m Trong giới hạn chiều sâu này từ trên xuống dưới có 3 lớp đất đá chính và trên cùng 1,6m là lớp đất san nền

+ Lớp đất số 01a :

Cát mịn màu xám vàng Trạng thái bời rời ( Cát san lấp ) Dày trung bình 1,6m

+ Lớp đất số 01 :

Bùn sét lẫn hữu cơ , màu xám đen ,nâu đen Trạng thái nhão Dày trung bình 26m Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp như sau:

Dung trọng tự nhiên γ = 1,482 g/cm3

Góc masát trong ϕ = 30 06’

Lực dính kết C = 0, 072 kG/cm2

Số chuỳ SPT trên 30cm = 1-4

+ Lớp đất số 02 :

Đất sét có màu xám , xám nâu vàng.Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Dày trung bình 4m Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp như sau:

Dung trọng tự nhiên γ = 1,785 g/cm3

Góc masát trong ϕ = 100 45’

Lực dính kết C = 0,261 kG/cm2

Số chuỳ SPT trên 30cm = 6-8

+ Lớp đất số 03 :

Cát mịn – trung lẫn ít bụi sét , màu xám vàng , vàng nâu lẫn ít thạch anh Trạng thái chặt vừa , bão hoà nước Dày trung bình 37m Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của lớp như sau :

Dung trọng tự nhiên γ = 1,95 g/cm3

Góc masát trong ϕ = 320 52’

Lực dính kết C = 0,051 kG/cm2

Số chuỳ SPT trên 30cm = 14-33

Địa điểm : Phường Thảo Điền - Quận 2 - TP.HCM

Chùy tiêu chuẩn

Độ ẩm

Dung trọng ướt (g/cm3)

Dung trọng khô (g/cm3)

Dung trọng đẩy nổi (g/cm3)

Tỷtrọng (g/cm3)

Hệ số rỗng

Độ rỗng

Độ bảo hoà

Giới hạn chảy dẻo (%)

Chỉ số dẻo

Độ sệt C ϕ

màu xám vàng

Trạng thái bời rời.(Cát

san lấp)

-1

Bùn sét lẫn hữu cơ

màu xám đen ,nâu đen

Trạng thái nhão 1 - 4 83,9 1,482 0,81 0,503 2,661 2,3 69,7 97 63 37 26 1,77 0,07 2 06' 3 0

Cát mịn - trung lẫn ít

bụi sét màu xám vàng ,

vàng nâu,lẫn ít thạch

anh

Trạng thái chặt vừa ,

bão hoà nước

22

CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP THI

CÔNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP

3.1 CẤU TẠO CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP [ Tài liệu Phan Vũ ]

Cọc ống bê tông ly tâm tiền áp được chế tạo thành nhiều đốt có chiều dài từ 12m đến 20m tùy thuộc điều kiện chế tạo và điều kiện vận chuyển

Hình 3-1 Cấu tạo cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

3.1.1 Cốt thép ứng suất trước

Hiện nay các cọc bê tông ly tâm tiền áp đang sử dụng loại thép gân có cường độ cao Ra = 14.000 kg/ cm2 đến 16.000 kg/ cm2 Đường kính của thép cường độ cao thông dụng hiện nay là có 4 loại : þ7,4mm ; þ9,2mm ; þ10mm ; þ11mm được nhập về dưới dạng cuộn

3.1.2 Bê tông cường độ cao

Bêtông cường độ cao là bêtông có cường độ nén ở 28 ngày > 60 MPa , có thành phần là hỗn hợp cốt liệu thông thường và chất kết dính được cải thiện bằng cách dùng một vài sản phẩm mới có phẩm chất đặc biệt như chất siêu dẻo và muội silic

3.1.3 Các chi tiết cấu tạo cọc Bê tông ly tâm tiền áp :

Hình 3-2 Cấu tạo thép gia cường liên kết mặt bích ở hai đầu cọc

Hình 3-3 Cấu tạo chi tiết neo mặt bích vào lồng thép

26

Hình 3-4 Cấu tạo chi tiết neo khoá vào mặt bích

Hình 3-5 Cấu tạo chi tiết mũi cọc

3.2 PHÂN LOẠI CỌC ỐNG THEO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC [Tài liệu Phan Vũ]

Trong tính toán cọc dựa vào Momen kháng nứt của cọc mà có thể phân cọc

thành ba loại : Loại A , Loại B , Loại C

3.2.1 Loại A :

Là loại cọc mà có giá trị momen kháng nứt nhỏ , không dùng cọc này cho các công trình có sự tác dụng của lực ngang lớn , loại cọc này chủ yếu chịu tải trọng đứng , loại cọc này thường dùng trong các công trình dân dụng …

Giá trị momen kháng nứt

Giá trị momen phá hoại

Đường kính ngoài

BẢNG KÍCH THƯỚC CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP

Chiều Độ dày tấm thép đầu cọc Đai Thép Thép đai tiêu chuẩn dày Thép tiền áp Trên Giữa Chiều Độ Thép gia cường Đoạn cuối Đoạn giữa độ dày mối

BT ĐK Số Dưới Cọc dài dày cọc cọc hàn của cổ

ĐK

A B A B chiều cao

chiều dài

chiều cao

chiều dài

700 110 7÷11 24÷32 17 17 17 17 100 1,6 DB 16-4-330

DB 16-4-430 50 2000 100

khoảng giữa 4 5,20 11,00

800 120 7÷22 32÷40 19 19 19 19 100 2,3 DB 16-6-330

DB 16-6-430 50 2000 100

khoảng giữa 4 5,50 12,00

1000 140 9÷11 32÷42 19 19 19 19 100 3,2 DB 20-8-400

DB 20-8-500 50 2000 100

khoảng giữa 4 5,90 13,50

1200 150 9÷11 40÷55 22 22 22 22 100 3,2 DB 20-10-400

DB 20-10-500 80 2800 150

khoảng giữa 5 6,20 14,50

28

3.3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM TIỀN ÁP

Cốt thép được cắt cho chính xác theo chiều dài cọc cần đúc , hai đầu sợi thép sau khi cắt được ép chặt kết hợp với việc cho dòng điện cường độ cao ( điện áp thấp) đi qua để tạo nên một cái nút như củ tỏi ở mỗi đầu

Cốt thép được tạo thành lồng ( bằng máy tạo lồng ) Liên kết ở hai đầu cọc bằng hai mặt bích , neo khoá vào hai mặt bích ở hai đầu cọc Đem lồng đặt vào khuôn, khoá lồng thép vào khuôn , rồi dùng kích thủy lực kéo căng sơ bộ để không cho thép chùng

Quan trọng của việc làm lồng thép là phải cắt thép cho thật đều, sai số chỉ từ 1mm đến 1,5mm

Hình 3-6 Chế tạo lồng thép cọc ống bằng máy tạo lồng