Nghiên cứu ứng dụng khảo sát thiết kế thi công kiểm tra chất lượng và sức chịu tải của cọc khoan nhồi cho các công trình cầu ở việt nam

Song, trong điều kiện ở Việt Nam, việc thiếu thiết bị thi công, thiếu trang thiết bị kiểm tra chất lượng cọc, kiểm tra khả năng chịu tải của cọc, xử lý các khuyết tật nếu có … nên việc ứ

Đai Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHẢO SÁT – THIẾT KẾ – THI CÔNG – KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VÀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI CHO CÁC CÔNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH:

CẦU, TUYNEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT

MÃ SỐ NGÀNH: 2.15.10

NGUYỄN CHI ĐOÀN

TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 Năm 2003

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ VĂN NAM

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 ………tháng ………năm 2003

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-o0o - -o0o -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ Và Tên Học Viên: NGUYÊN CHI ĐOÀN Phái: nam

Ngày tháng năm sinh: 25/04/1975 Nơi sinh: Buôn Mê Thuật

Chuyên ngành: Cầu, Tuynel và các công trình xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt

Mã số ngành: 2.15.10

I - TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên Cứu Ưùng Dụng Khảo Sát – Thiết Kế – Thi Công – Kiểm Tra Chất Lượng Và Sức Chịu Tải Của Cọc Khoan Nhồi Cho Các Công Trình Cầu Ơû Việt Nam

II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1- NHIỆM VU: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi cho các công trình cầu ở Việt Nam

2- NỘI DUNG:

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày tháng năm 2003

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày tháng năm 2003

V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ VĂN NAM

VI- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:

VII- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

TS LÊ VĂN NAM

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

Ngày tháng năm 2003

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tác giả chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS Lê Văn Nam đã quan tâm đến đề tài và tận tình hướng dẫn tác giả thực hiện thành công đề tài Thứ đến tác giả cũng cảm ơn qúy thầy, cô đã hướng dẫn tác giả trong khỏang thời gian qua học tập và nghiên cứu tại trường cũng như giải đáp những thắc mắc khi tác giả yêu cầu

Tác giả cũng chân thành cảm ơn những tác giả khác của các sách, tài liệu liên quan đến luận văn mà tác giả đã tham khảo, đồng cảm ơn những cán bộ có liên quan đã tạo điều kiện cho tác giả thực nghiệm công trường để có được những số liệu thực tế qua các công trình cụ thể để làm số liệu tham khảo cho tài liệu nghiên cứu này

Xin chân thành cảm ơn./

Tác Giả Luận Văn

Nguyễn Chi Đoàn

SUMMARY OF THESIS

Nowadays, in bridge construction field all over the world, bored pile solution is very popular because of advantages:

- Bored pile can bear heavy horizontal and vertical loads

- Bored pile solution is suitable for most of different types of geology

- Construction of bored pile does not shake to others construction

In Viet Nam, application of bored piles is just in the first stage, but has given reliable results However, there are also many problems in application of bored pile in Viet Nam

In order to understand more about the application of bored piles for bridge construction projects in Viet Nam, the author writes this paper with an aim to make this paper become a good reference for interested people in this field

The title of paper: Research and application of examination of geology – designing bored pile – construction of bored pile - Quality and Load endurance controll for bored pile

Contents of paper:

- Research on the characteristics of geology to apply bored pile solution

for bridge construction

- Research on the calculation of bearing capacity, stability and

deformation of bored pile in typical characteristics of geology in Viet Nam

- Research on the suitable solution to build bored pile

- Research on the quality verifying solution of bored pile

- Research on the load endurance verifying solution of bored pile

-o0o -

MỤC LỤC

-o0o -Phần A: GIỚI THIỆU CHUNG Trang 9

1 Đặt vấn đề Trang 9

2 Tính cấp thiết của đề tài Trang 10

3 Tính thực tiễn của đề tài Trang 10

4 Tình hình thực hiện ở Viện Nam Trang 10

5 Nguồn gốc và điều kiện áp dụng xây dựng cọc khoan nhồi (CKN) Trang 11

6 Các ưu và khuyết điểm của cọc khoan nhồi so với cọc đóng Trang 12

7 Các thiết bị thi công cọc khoan nhồi ở các nước Trang 14

Phần B: CÁC CHƯƠNG THỰC HIỆN CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI Trang 25

Chương 1: Khảo sát địa chất trong xây dựng móng cọc khoan nhồi Trang 25

A Những vấn đề chung Trang 25

B Những nội dung cơ bản trong khảo sát địa chất Trang 26

1 Việc chọn phương pháp khoan Trang 26

2 Theo dõi, đo đạc và ghi chép trong qúa trình khoan Trang 28

3 Kết luận Trang 28

4 Kiến nghị khảo sát địa chất thủy văn cho cọc khoan nhồi Trang 28 Chương 2: Thiết kế cọc khoan nhồi Trang 31

I Tổng quát về các xu hướng tính toán khả năng chịu tải của CKN Trang 31

1 Sức chịu tải của cọc đơn dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Trang 31

2 Sức chịu tải của CKN dựa vào kết qủa khảo sát bằng thiết bị thí nghiệm

ở hiện trường Trang 32

II Khả năng chịu tải của CKN đơn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Trang 32

A Một số quan điểm tính toán chung Trang 32

1 Đối với cọc trong đất sét Trang 33

2 Đối với cọc khoan nhồi trong đất cát Trang 34

B Sức chịu tải của CKN theo một số quan điển tính toán riêng Trang 35

1 Công thức xác định sức chịu tải của Terzaghi Trang 35

2 Công thức xác định sức chịu tải của Vesic Trang 36

3 Sức chịu tải của CKN theo tiêu chuẩn SNIP 2.02.03.85 (TCXD 205:1998) Trang 37

4 Sức chịu tải của CKN theo 22TCN –272 - 01 (AASHTO – LRFD – 1998) Trang 39

5 Sức chịu tải của CKN theo FHWA Trang 47

6 Sức chịu tải của CKN theo Braja M.Das Trang 51 III Sức chịu tải của CKN có kể đến ma sát âm Trang 62

IV Sức chịu tải của CKN theo kết qủa thí nghiệm hiện trường Trang 64

1 Theo kết qủa xuyên tĩnh (CPT) của tiêu chuẩn Việt Nam 195: 1997 Trang 64

2 Cách tính của LCPC dựa trên thí nghiệm CPT Trang 65

3 Cách tính của Alsamman (1995) dựa trên thí nghiện CPT Trang 68

4 Sức chịu tải của cọc theo kết qủa xuyên tiêu chuẩn (SPT) Trang 71

5 Sức chịu tải của cọc dựa vào kết qủa thí nghiệm tải trọng Trang 72

V Thí dụ tính toán, nhận xét và kiến nghị Trang 72

1 Xác định sức chịu tải của CKN Trang 72

2 Nhận xét và kiến nghị Trang 85 Chương 3: Thi công cọc khoan nhồi Trang 87

1 Công tác khoan tạo lỗ Trang 87

2 Công tác gia công lồng cốt thép Trang 87

3 Công tác đổ bê tông cọc Trang 94

4 Aûnh hưởng của biện pháp thi công đến khả năng chịu tải Trang 94

5 Dung dịch khoan Trang 98

6 Tác dụng của vữa Bentonite đối với thành vách hố khoan Trang 99

7 Nhận xét và kết luận Trang 108 Chương 4: Kiểm soát chất lượng cọc khoan nhồi Trang 110

A Kiểm tra trong khi thi công cọc Trang 110

1 Yêu cầu chung Trang 110

2 Khối lượng kiểm tra Trang 110

3 Kiểm tra chất lượng lỗ cọc Trang 112

4 Điều chế và qủan lý dung dịch giữ thành Trang 116

5 Kiểm tra lồng thép và lắp đặt ống đo Trang 117

6 Kiểm tra chất lượng bê tông và công nghệ đổ bê tông Trang 118

7 Một số sự cố thuờng gặp Trang 120

B Kiểm tra khi đã thi công xong cọc Trang 123

8 Phương pháp siêu âm truyền qua ống Trang 123

9 Phương pháp thử động biến dạng nhỏ Trang 126

10 Phương pháp tia GAMA truyền qua lỗ Trang 128

11 Phương pháp khoan lấy mẫu Trang 131

12 Quan sát bằng thiết bị vô tuyến Trang 131

13 Kết luận Trang 132 Chương 5: Kiểm tra sức chịu tải của cọc khoan nhồi Trang 133

1 Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA (Pile Driving Analizer) Trang 133

2 Phương pháp thử tĩnh động STN (Statnamic) Trang 145

3 Phương pháp thử tải trọng tĩnh truyền thống Trang 145

4 Phương pháp thử tải trọng tĩnh bằng hộp tải trọng OSTERBERG Trang 151

5 Nhận xét Trang 157 Chương 6: Các nhận xét, kết luận và kiến nghị Trang 159

I Công tác khảo sát địa chất – thủy văn để thiết kế và thi công CKN Trang 159

II Quan điểm tính toán thiết kế cọc khoan nhồi Trang 159

III Thi công cọc khoan nhồi Trang 159

IV Ứng dụng các phương pháp để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhối Trang 160

V Ứng dụng các phương pháp thử tải cho cọc khoan nhồi Trang 160

-

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI

1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt Vấn Đề

Nền móng là bộ phận quan trọng của công trình mà chúng gánh chịu toàn bộ các tải trọng từ trên truyền xuống

Ơû Việt Nam, khi xây dựng các cầu và công trình chịu tải trọng lớn, đối với những vùng đất yếu (Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng), để truyền được tải trọng lớn xuống lớp đất tốt bên dưới không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh, người ta nghĩ đến việc sử dụng móng cọc khoan nhồi

Móng cọc khoan nhồi, công nghệ thi công nền móng mới đã phát triển khá rộng rãi ở các nước Phương tây giữa thế kỷ XX, mới du nhập vào Việt Nam trong những năm 90, nó nhanh chóng phát huy ưu thế tuyệt đối trong lĩnh vực này Song, trong điều kiện ở Việt Nam, việc thiếu thiết bị thi công, thiếu trang thiết bị kiểm tra chất lượng cọc, kiểm tra khả năng chịu tải của cọc, xử lý các khuyết tật nếu có … nên việc ứng dụng móng cọc khoan nhồi chỉ mới ở giai đoạn bước đầu

Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, nội dung luận văn tốt nghiệp Cao học với đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng về khảo sát – thiết kế – thi công – kiểm tra chất lượng, khả năng chịu tải cọc khoan nhồi cho công trình cầu ở Việt Nam “ này với mong muốn đạt

đến những mục đích:

Nghiên cứu áp dụng phương pháp khảo sát địa kỹ thuật để phục vụ cho công tác thiết kế, thi công móng cọc khoan nhồi cho công trình cầu phù hợp với quan điểm thiết kế và điều kiện thi công ở Việt Nam

Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp tính tóan khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trong các loại địa chất khác nhau ở Việt Nam với điều kiện khảo sát địa kỹ thuật hiện nay

Nghiên cứu ứng dụng và đề suất một số phương pháp để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi trong điều kiện kinh tế, kỹ thuật hiện nay của Việt Nam

Nghiên cứu ứng dụng và đề suất một số phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải cọc khoan nhồi để ứng dụng có hiệu qủa, phù hợp điều kiện ở Việt Nam

Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, nên đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi những khuyết điểm và thiếu sót Rất mong sự góp ý chỉ bảo của Quý Cô, Thầy, các bạn và những ngườiø quan tâm đến nội dung đề tài

1.2 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài

Như đã đề cập ở trên, việc ứng dụng cọc khoan nhồi vào trong ngành xây dựng công trình cầu là một cuộc đột phá về quy mô công trình xây dựng, từ những phương án móng cọc (đóng, ép, cọc ống ) chịu tải trọng nhỏ (vài trăm tấn / cọc) người ta đã truyền được những tải trọng hàng ngàn tấn/cọc Việt Nam chúng ta là nước có hệ thống

cơ sở hạ tầng đang phát triển mạnh theo nhu cầu đòi hỏi cấp bách của sự phát triển xã hội, việc ứng dụng những công nghệ kỹ thuật mới có hiệu qủa để phát triển cơ sở hạ tầng là rất cần thiết Hiện nay việc ứng dụng cọc khoan nhồi vào trong xây dựng cầu không phải là điều hoàn toàn mới của chúng ta Nhưng việc ứng dụng cho hợp lý, đạt chất lượng, có hiệu qủa về mọi mặt kỹ thuật, kinh tế là những vấn đề lớn mà chúng

ta cần phải làm sáng tỏ để ứng dụng một cách tốt nhất phù hợp với điều kiện ở Việt Nam

1.3 Tính Thực Tiễn Của Đề Tài

Đây là đề tài “Nghiên Cứu Ưùng Dụng” những quan điểm tính toán theo lý thuyết và thực nghiệm, những công nghệ thi công, kiểm tra chất lượng và thử tải cho cọc khoan nhồi đã được thực hiện trên thế giới và những đề suất ứng dụng cần thiết để sử dụng cọc khoan nhồi cho phù hợp với điều kiện Việt Nam

Giới hạn đề tài: Đề tài này không đi sâu nghiên cứu để xây dựng hay phát triển

cơ sở lý thuyết Khoa học kỹ thuật trên thế giới (các nước đã phát triển) ngày nay đã phát triển với trình độ rất cao với việc nghiên cứu và thí nghiệm có hệ thống, nên việc ứng dụng kịp thời, đúng đắn một cách có hiệu qủa những thành tựu khoa học này đã là một thành công lớn cho đất nước chúng ta

Tài liệu nghiên cứu ứng dụng này có ý nghĩa thiết thực cho việc tham khảo để tiến hành thực hiện các công đoạn chính như khảo sát, thiết kế, thi công, kiểm tra chất lượng và thử tải cho cọc khoan nhồi để những người tham gia thực hiện làm tài liệu tham khảo áp dụng, tài liệu này sẽ đáp ứng kịp thời yêu cầu cấp thiết hiện tại và trong tương lai cho việc phát triển cơ sở hạ tầng của Việt Nam

2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI Ở VIỆT NAM

Ơû Việt Nam, việc ứng dụng cọc khoan nhồi tuy muộn màng nhưng càng ngày nó càng được ưa chuộng, đặc biệt là những công trình cầu chịu tải trọng đứng và ngang lớn, những công trình cầu ở các khu vực dân cư đông đúc như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội …

Tổng Công ty Xây dựng cầu Thăng Long, đã trang bị máy khoan vận hành ngược TRC-15 của hãng Tone và máy khoan đất Sanua D60 KP-SE của hãng Sanwakizai để thi công cầu ở vùng đô thị Với các thiết bị này, người ta có thể thi công cọc khoan nhồi với đường kính từ 600 – 1500 mm, chiều sâu từ 30m – 60m Điển hình là móng trụ 2 của cầu Việt Trì, thuộc tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai tại km 70 +

196 gồm 18 cọc khoan nhồi có đường kính 1420 mm khoan sâu 40m, trong thời gian 78 ngày (5/1992)

Ơû khu vực phía Nam, Xí nghiệp Khảo sát xây dựng số 4, 65Bis – Mạch Đỉnh Chi – Q.1 – TP.HCM đã mạnh dạn cải biên các máy khoan Liên Xô YRB 3AM 500 và YRB 2,5A để thi công cọc khoan nhồi có đường kính 400 – 800mm với chiều sâu tối đa khoảng 40 – 50m

Nhiều Công ty lớn như Tổng công ty xây dựng số 1, CIENCO4, CIENCO5, CIENCO6 đã mạnh dạn đầu tư trang thiết bị để thi công loại móng này

Những năm gần đây hàng loạt những công trình cầu lớn ở phía Nam được thi công bằng phương án móng cọc khoan nhồi cụ thể là: Cầu Mỹ Thuận, Cầu Bình Phước, Cầu Dần Xây, Cầu Nguyễn Tri Phương, Cầu Vượt Sóng Thần với những thiết bị hiện đại của nhiều nước khác nhau như Nhật, ý, Pháp, Đức, Mỹ của các hãng như SOILMEC, CASAGRANDE

Nhìn chung, chất lượng thi công cọc khoan nhồi tuy mới bước đầu nghiên cứu và áp dụng của các công trình trên, nó đã đạt yêu cầu của tải trọng thiết kế

Khả năng tiếp cận với công nghệ mới trong thi công cọc khoan nhồi ngày càng mở rộng và đạt trình độ chất lượng ngày càng cao, với những ưu điểm vượt trộiù của cọc khoan nhồiù so với các loại móng khác trong xây dựng công trình cầu, giải pháp cọc khoan nhồi có hiệu quả rất cao về kỹ thuật cũng như kinh tế, hơn hẳn các loại móng khác như: cọc đóng, cọc ép, cọc ống … Viễn cảnh tương lai của nó còn nhiều hứa hẹn, cả về mặt lý thuyết tính toán lẫn chất lượng thi công thực tế, đặc biệt đối với những công trình cầu vượt nhịp lớn, công trình xây dựng trong thành phố, công trình chịu tải trọng đứng và ngang lớn ở Việt Nam

3 ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG XÂY DỰNG CỌC KHOAN NHỒI

Tiền thân của móng cọc khoan nhồi xuất phát từ các cọc nhồi đầm nện nhanh, đó là loại cọc được chế tạo bằng cách đóng trước những đoạn ống có đế, ép đất ra xung quanh để tạo thành một cái lỗ, sau đó người ta mới đặt thép và đổ bê tông xuống đáy lỗ này tạo thành cái cọc và nối với đài móng tạo thành móng cọc nhồi Tuỳ theo điều kiện điạ chất mà các ống này được để nguyên lại trong lòng đất hoặc được trút dần lên từng đoạn một, sau khi đã đổ béton đầy vào các đoạn đó và đầm chặt Để tăng khả năng chịu tải của cọc nhồi đầm nhanh, người ta đã hạ ống sâu hơn bằng cách dùng phương pháp sói để hạ ống, tuy nhiên phương pháp này cũng có nhiều hạn chế và thực hiện khó khăn

Một đòi hỏi bức xúc cần phải có một loại móng có khả năng chịu được tải trọng lớn, đôi khi lên đến cả nhiều ngàn tấn cho 1 cọc, do đó móng cọc khoan nhồi đã ra đời

Đó là loại móng cọc mà các cọc của nó được chế tạo bằng cách khoan vào đất những lỗ khoan trong dung dịch khoan (bentonite), sau đó đặt những ống dẫn vữa bêtong vào trong lỗ khoan, tuỳ theo điệu kiện điạ chất, quan điểm của người thiết kế và thiết bị thi công mà cọc này có được mở rộng chân cọc ra hay không

Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi được quy định như sau: “Cọc khoan nhồi có thể sử dụng trong tất cả các loại đất sét ở trạng thái chảy, than bùn và bùn Ngoài ra nên sử dụng loại cọc này khi ở giai đoạn gần công trình mà lực xung động và lực rung, khi hạ các loại cọc khác có thể gây nguy hiểm”, Chân cọc khoan nhồi mở rộng có thể

tì lên loại đất có tính nén ép nhỏ, nhưng cần chú ý trong đất cát có thể bị sập phần

chân mở rộng trước khi đổ béton, kích thước hợp lý nhất của phần mở rộng xuất phát từ điều kiện khả năng chịu tải của đất nền và điều kiện thi công

Việc lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi còn phụ thuộc vào những đặc thù về tính chất cơ lý của đất mà nó xuyên qua như:

Khi công trình cầu xây dựng trên lớp đất yếu có chiều dày khá lớn (trên 35m), việc chọn móng cọc đóng khó giữ được tính ổn định ngang của công trình cũng như độ ổn định của móng, việc sử dụng móng cọc khoan nhồi với tiết diện cọc lớn sẽ là hợp lý nhất trong trường hợp này

Trường hợp móng cọc cần xuyên qua lớp đất đá cứng mà không có máy buá lớn nào có đủ lực đóng hoặc lực đóng quá lớn làm nứt hỏng cọc thì hợp lý nhất là chọn phương pháp móng cọc khoan nhồi, phương pháp này có những thiết bị đặc biệt tạo được cọc nhồi mở rộng đáy cọc để có thêm lực chống lớn và ổn định của công trình, đây là điều mà móng cọc đóng không thể có được, độ sâu của lỗ khoan (tức chiều dài của cọc) phụ thuộc vào điều kiện địa chất khu vực và tải trọng công trình

Ơû các nước tiên tiến, hầu hết công trình xây dựng lớn đều dùng móng cọc khoan nhồi, đặc biệt là các công trình nằm trong các thành phố lớn ở Nhật, Hong Kong, Singapore, Bangkok … chỉ được phép dùng móng cọc khoan nhồi do hiệu quả kinh tế kỹ thuật và môi trường cuả nó

4 CÁC ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA CỌC KHOAN NHỒI SO VỚI CỌC ĐÓNG

4.1 Các Ưu Điểm:

- Một cọc đơn có thể sử dụng thay thế 1 nhóm cọc đóng Dĩ nhiên cọc đơn với đường kính lớn có khả năng chịu tải lớn, có khả năng làm tăng độ ổn định của công trình Điều kiện làm việc của móng sẽ an toàn hơn khi móng đúng tâm Còn đối với hệ thống

1 nhóm cọc đóng, chỉ cần một vi chênh lệch độ lún xảy ra, nhất là ở một mép nào đó của móng, thì vô số điều phức tạp sẽ xảy ra, ngoài vấn đề phân bố lại nội lực trong đài cọc, hệ móng dễ dẫn đến trạng thái làm việc lệch tâm

- Việc thi công móng cọc khoan nhồi là điều dễ dàng thực hiện hơn so với cọc đóng khi trong điều kiện chiều dày lớp trầm tích cát và sỏi khá lớn, mà bên dưới nó là lớp đất yếu

- Xây dựng cọc khoan nhồi có thể được hoàn tất trước khi bắt đầu công tác thi công đất

- Một dạng đặc biệt của cọc khoan nhồi là cọc khoan nhồi tấm phẳng được dùng để bao thành một vòng vây với mục đích chống thấm cho công tác đào đất thi công các công trình ngầm

- Khi đóng cọc bằng búa, chấn động của đất là nguyên nhân phá hủy những công trình lân cận, việc sử dụng cọc khoan nhồi thì lại không có những rủi ro như thế Điều kiện ràng buộc biên độ dao động A < [A] = 0,04 –> 1,2 mm; gia tốc truyền chấn động  < [] và khoảng cách truyền chấn động an toàn để không gây lún cũng như mất độ ổn định của công trình lân cận: L > L] = (10 – 30) m là những điều kiện then chốt gây trở

ngại cho việc thi công móng cọc đóng đối với các công trình xây dựng gần những công trình xây dựng hiện hữu khác hay xây dựng chen trong thành phố

- Cọc đóng trong đất sét có thể sản sinh ra sự trương nở của đất và có lẽ do nguyên nhân làm cho cọc bị di chuyển ngang Nhất là trong quá trình đóng cọc, ở 1 độ sâu đủ lớn nào đó cọc có thể bị gãy, một phần là bởi sự dịch chuyển này, chiều dài của cọc càng lớn, thì độ mảnh của cọc càng bé, dễ dẫn tới việc gãy cọc khi đóng ở những nơi mà điạ chất có những lớp đất cứng mỏng vắt ngang qua đường đi của cọc trong tầng đất yếu thì điều này lại càng dễ xảy ra

- Độ mảnh của cọc đóng là tỷ số giữa chiều dài cọc với đường kính cọc bị khống chế (l/d<100)

- Không có tiếng động của búa đóng trong xây dựng cọc khoan nhồi

- Vì chân cọc khoan nhồi có thể có được mở rộng nên nó cung cấp một sức chịu tải lớn trong việc nâng cao tải trọng của công trình đặc biệt là trong tính toán sức chịu kéo

- Cọc khoan nhồi chịu được tải trọng ngang lớn

4.2 Các Khuyết Điểm:

- Vận hành béton luôn luôn cần được giám sát chặt chẽ và liên tục nhằm đảm bảo chất lượng béton của thân cọc, đặc biệt là lúc đổ mẻ béton đầu tiên cũng như những lúc tháo dần từng khớp của ống đổ béton Điều này có thể bị làm chậm trễ ở một vài công đoạn như sự chậm trễ của xe trộn béton, tháo các khớp nối … khi thời tiết xấu

- Việc giữ ổn định thành vách hố khoan trong một số trường hợp là rất khó thực hiện

- Việc khảo sát địa kỹ thuật phải thực hiện một cách chi tiết hơn các loại móng khác, khảo sát này không những chỉ cho biết các chỉ tiêu cơ lý của đất, cao độ của mực nước ngầm mà còn phải cho biết chi tiết hơn về những tính chất đặc biệt như độ PH, các cation hoà tan có sẵn, nước ngầm có áp hay không, nước ăn mòn bê tông … thành phần khoáng vật, dung lượng các cation trao đổi có trong đất đó, điều này dẫn đến chi phí khảo sát sẽ nâng lên khá cao so với khảo sát đất cho móng cọc đóng Với những khảo sát đó, việc phân bố vị trí cột điạ tầng thăm dò hợp lý đảm bảo cho việc đào sâu sẽ hạn chế được những tổn thất rất đáng kể và những phá hủy đối với công trình lân cận

5 CÁC THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI Ở CÁC NƯỚC

Trong phần này tác giả sẽ giới thiệu một số thiết bị khoan lỗ cọc khoan nhồi của các nước trên thế giới để đọc giả có thể tham khảo khi cần thiết kế hay thi công, nhằm đáp ứng nhu cầu của nhiều bạn đọc muốn hiểu biết nhiều hơn về thiết bị thi công tiên tiến hiện nay trên thế giới phù hợp với từng loại địa chất và quy mô lỗ khoan

Ngày nay trên thế giới có rất nhiều loại thiết bị khoan của các hãng sản suất khác nhau, mỗi một loại hình móng cũng như mỗi chu trình vận hành thiết bị khoan, bùn khoan, quá trình kiểm tra thành vách của hố khoan và chất lượng béton cọc đều là những độc quyền sử dụng của hãng đó Nhìn chung, căn cứ hình dạng hố khoan, có thể chia các thiết bị này làm hai dạng cơ bản:

- Loại gầu ngạm với hố khoan hình chữ nhật như các thiết bị của hãng Soletanche, soilmec

- Loại cần khoan với hố khoan hình tròn như máy khoan TH 55 – 2 Hitachi – Nhật, casagrande, soilmec …

Có thể căn cứ vào phần nối gầu hoặc mũi khoan với động cơ mà chia loại:

- Loại gầu treo bằng cáp, thường là 2 sợi, 1 sợi cáp treo gầu với lực nâng là S1, dùng để kéo gầu lên, cáp thứ hai dùng đóng mở đáy gầu với lực S

Ngoài ra còn phân loại máy khoan theo cách thức hoạt động làm 2 loại:

- Máy khoan hoạt động liên tục, đảm bảo khoan sâu đến độ sâu cần thiết mà không cần lấy mũi khoan lên (gầu) để lấy đất ra khỏi lổ

- Máy khoan hoạt động định kỳ lấy mũi khoan lên

Trong phần này tác giả chỉ trích giới thiệu một số thiết bị khoan phổ biến

5.1 Thiết Bị Khoan Ơû Anh

Có những thiết bị để thi công cọc đường kính đến 2.5m, mở rộng chân đến 5m

Thiết bị khoan của hãng British Still pilling Calweld Limited sản xuất

Thiết bị loại này có thể tạo lỗ khoan trong đất bất kỳ khi khoan trong đá gốc có thể dùng búa khoan xoay hoặc khoan nhiều răng, một số loại đất khi dùng mũi khoan xoắc ốc sẽ cho hiệu quả cao, đặc biệt đối với những lỗ khoan đường kính không lớn lắm sẽ xuyên qua đất sét dính

Các thiết bị của hãng Calweld được lắp trên xe tải hoặc trên xe xích Các máy khoan có lưỡi khoan xoắn ốc có thể lắp trên xe quay với góc quay 2100

- Đường kính lỗ khoan trung bình từ 600 – 1220 mm Bộ phận mở rộng chân của gầu khoan có thể đạt đến 1520 – 3050 mm

Các đặc trưng kỹ thuật của một số máy hãng Calweld được cho ở bảng 1.1 sau đây:

5.2 Thiết Bị Khoan Ơû Pháp

5.2.1 Máy khoan của hãng Benoto

Máy Benoto có thể khoan sâu đến 150m trong bất kỳ loại đất nào kể cả đá, đường kính lỗ khoan đến 1.5m, công suất của máy từ 1m khi khoan qua đá cứng đến hơn 15m khi khoan qua đất phụ thuộc vào độ cứng của đất và đường kính lỗ khoan

Máy benoto có bộ phận đặc biệt để tạo bầu mở rộng với đường kính đến 2.5m, máy này có bộ phận rút ống chống, loại này khi thi công với độ nghiêng cọc 1:6 thì sẽ gặp khó khăn

5.2.2 Thiết bị của liên doanh Bachy – Soletanche ở Viễn Đông

- Máy khoan Barrette:

Thiết bị khoan này thích hợp cho việc thi công tường chịu lực chống thấm (diaphragm wall), gầu đào hình chữ nhật có bề rộng thay đổi từ 0,45 m, 0,8 m, 1,5 m ứng với mỗi giá trị bề rộng này, chiều dài của gầu khoan lại cũng có nhiều nấc thay đổi Một ưu điểm của cọc barrette này so với cọc tròn là nó chịu được tải trọng ngang rất lớn, số liệu mới nhất ở Hồng kông cho thấy giá trị này lên tới 2400T

- Máy khoan cần vận hành thủy lực

- Máy khoan Hydrofraise

Đây là loại gàu tự hành, nhờ một hệ thống mạng lưới vi tính nằm trong gàu tự động, xử lý những tình huống khi đào đất

5.2.3 Máy khoan của Công ty Soletanche

a) Máy khoan Hydrofraise

Hydrofraise là một máy khoan vận hành bởi động cơ 3 lỗ ở đáy gàu với việc thay đổi hoàn toàn quá trình luân chuyển bùn Cần khoan được lắp đặt trên khung thép nặng Ơû đế gầu khoan nó lắp 2 trống quay theo 2 hướng ngược chiều nhau Các lưỡi cắt bằng carbur tungsten sẽ cắt và đánh tơi đất khoan Máy bơm được đặt trên trống tạo chân không để làm bời rời đất và đưa nó lên trên mặt dung dịch bùn khoan Sau đó chúng được tháo đi khỏi hố đào, các đặc điểm cơ học của máy là:

- Chiều sâu đào tiêu chuẩn: 30m

- Chiều sâu đào tối đa: 125m

b) Máy khoan Starsol Enbersol

Máy khoan này là một điển hình về áp dụng kỹ thuật công nghệ mới Thiết bị này có nhiều ưu điểm như khả năng khoan xuyên vào lớp đất cứng cao; tốc độ khoan nhanh không cần sử dụng ống chống tạm thời cũng như bùn khoan để ổn định thành vách; quá trình đổ béton qua ống dẫn có áp; hệ thống chuyển động đất đá đào lên; khả năng đặt lồng sắt chịu lực tự động đến độ sâu 18m; hệ thống kiểm tra chất lượng được

4 thông số: tốc độ khoan và xoắn, áp lực nén và thể tích béton Nhật ký khảo sát mặt cắt khoan được tự động thiết lập cho mỗi cọc

Thiết bị này là một tổ hợp của mũi khoan cánh liên tục, ống đổ béton áp lực, hệ thống làm sạch và hệ thống kiểm tra chất lượng

5.3 Thiết Bị Khoan Của Nhật

5.3.1 Thiết bị khoan của hãng KATO

Máy khoan 20-TH, 50-TH

Các thiết bị khoan này có thể tiến hành khoan bằng 2 cách:

Phương pháp gàu ngoạm giống như máy của hãng BENOTO ở Pháp

- Phương pháp khoan xoay giống như máy khoan của hãng KALOND (Mỹ)

Ngoài ra, thiết bị 50-TH còn có thể khoan bằng phương pháp khoan xoay kết hợp với rửa nước ngược tuần hoàn Nhờ việc rửa nước ngược tuần hoàn mà làm sạch liên tục đáy lỗ khoan, làm lạnh mũi khoan và gia cố mũi khoan bằng cách đổ nước cao hơn mực nước ngầm

Gàu ngoạm xung kích được dùng trong đất rời xốp và đất có độ chặt trung bình, gầu ngoạm 3 cánh dùng để đào đất cứng hơn Để đào và hút đất bùn người ta dùng gàu có cửa đáy: Những loại đất cứng kể cả đá được đào bằng đầu búa rơi treo trên dây cáp Đầu búa làm nát lớp nham thạch phiá trên, sau mỗi nhát đầu buá được xoay trên mặt bằng vài độ để đập lên vị trí khác nhau của đáy lỗ khoan Trong các máy của KATO, người ta thường dùng 2 loại đầu búa: loại hình trụ tròn mà đầu xilanh hàn với các răng làm bằng thép cứng và loại hình chữ nhật Trọng lượng đầu búa hình chữ nhật để khoan lỗ đường kính 100 cm là 2 – 2,5T, để khoan lỗ khoan đường kính 200cm là 3–4T

Trong đất dính có độ chặt trung bình người ta dùng phương pháp khoan xoay để đào đất nhờ lưỡi khoan hình trụ tròn có 2 chân phay gắn ở dưới Khi đào những đất chặt hơn thì các máy của hãng Kato có thể dùng để tiến hành khoan theo phương pháp khoan xoay bằng cách dùng đầu búa phay làm bộ phận làm việc, đầu búa này có các cánh gồm nhiều răng, làm bằng kim loại cứng

Bảng 1 – 3: Đặc trưng kỹ thuật của máy 20-TH và 50-TH

- Chiều sâu khoan (m)

- Đường kính lỗ khoan (mm)

27

< 2000

300

< 2000

5.3.2 Thiết bị của hãng Misubixi BT2

Máy khoan BT2 có thể tự di chuyển trên những khoảng cách bất kỳ, bao gồm bản thân máy khoan, gàu ngoạm xung kích và 1 số thiết bị phụ

Gàu khoan CP-5 của hãng Misubixi gồm 1 ống chính và các hàm khoan Khi lấy đất ra thì hàm được đóng lại bằng van Hàm được chế tạo bằng thép có cường độ cao có xử lý nhiệt Hiện có 25 loại hàm khác nhau phù hợp với đường kính cọc và loại đất Tùy theo đặc tính của đất mà dùng các loại hàm sau đây:

- Loại tăng cường dùng cho đất cứng

- Loại bình thường hoặc kéo dài dùng cho đất mềm, bùn và sỏi

- Loại dùng cho đất sét, đất cát nhỏ chặt vừa

- Loại có răng dùng cho đất nặng, cuội, cát và sỏi

5.3.3 Thiết bị khoan S 600 của Hitachi Kenki – Zalzguiter Company

Thiết bị khoan này được sử dụng thi công cọc khoan nhồi cho cầu nối liền Honshu và Shikoku là một trong những công trình cầu lớn nhất Nhật bản, Mỗi cọc được khoan với đường kính 3m và sâu 70m, Thiết bị khoan này bao gồm:

Một mũi khoan hình nón 4 cánh được sử dụng Mũi khoan này được thiết kế đặc biệt để đào các loại đất khác nhau từ đất loại mềm cho tới đá cứng

5.4 Thiết Bị Khoan Ơû Mỹ

5.4.1 Thiết bị của hãng Williams

Thiết bị này cho phép khoan các đường kính lỗ lớn hơn 3m, và sâu hơn 30m Toàn bộ thiết bị được lắp trên giá cứng, xoay được theo 2 phiá so với trục dọc 1 góc

1200 Nó cho phép khoan theo hướng nghiêng 1 góc 200 so với trục thẳng đứng Cần khoan có 2 tốc độ truyền theo hướng thẳng đứng, không phụ thuộc vào tốc độ quay của cần 5,2 m/phút, đối với chế độ khoan bình thường và 4,5 m/phút để khoan trong đá cứng

Đáng để ý nhất là kết cấu mũi khoan mở rộng dùng để tăng đường kính lỗ khoan cho cọc Khi đạt đến độ sâu thiết kế, mũi khoan xoắn ốc được tháo ra và thay bằng ống hình trụ có cánh mở được Đường kính ống hình trụ bằng đường kính lỗ khoan Hai cánh cắt này được nối nhau bằng hệ thống đòn bẫy và sẽ nhô ra 2 bên khi cần khoan ép lên hệ thống này Sau này người ta cải tiến bằng cách thấp hơn đáy trụ khi mở ra Khi đó nó không những chỉ đảm bảo mở rộng đáy lỗ khoan mà còn cho phép tăng chiều sâu của lỗ khoan

Ngoài ra để khoan trong đất cứng và đá, thiết bị khoan treo trên cần trục của bảng Willianis chop phép khoan sâu đến 90m, đường kính > 2,1m Tốc độ khoan 30m/giờ với các đặc trưng thiết bị cho ở bảng 1.4 sau đây:

Kiểu

thiết bị công tác Cơ cấu Dung tích của lưỡi khoan trụ (m3)

Đường kính nhỏ nhất của lỗ khoan (m)

Đường kính tối ưu của lỗ

khoan (m) Có mũi xoắn Có mũi doa 75.C

0,73 0,73 2,2 2,2 3,6

0,3 0,3 0,45 0,6 0,75

1,2 1,51 2,15 2,45

3

2,1 2,45

3 4,5

6

5.5 Thiết Bị Khoan Ơû ITALY

Một số thông số chính của máy khoan hãng SOIMIC

STT Loại máy Đường kính gầu lớn nhất

(mm) Chiều sâu khoan lớn nhất (m)

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT TRONG XÂY DỰNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG:

Công tác khảo sát địa chất (KSĐC) trong xây dựng móng cọc nói chung và cọc khoan nhồi nói riêng là rất quan trọng Đây là cơ sở để người thiết kế xác định khả năng chịu tải của đất nền, từ đó chọn phương án thiết kế móng hợp lý nhất nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của móng cọc, đồng thời có giá thành xây dựng nhỏ nhất

Để có thể xác định đúng khả năng chịu tải của nền móng công trình cần phải tiến hành khảo sát địa chất thật chính xác bằng các phương pháp và thiết bị thích hợp với từng điều kiện địa chất cụ thể của khu vực xây dựng công trình, nhằm xác định chính xác các chỉ tiêu cần thiết của đất nền theo độ sâu thính hợp ứng với quy mô xây dựng công trình và điều kiện địa chất thực tế

Khác với các loại móng khác, cọc khoan nhồi đòi hỏi phải tiến hành khảo sát địa chất nghiêm ngặt hơn, không những các chỉ tiêu cơ lý để ước tính khả năng chịu tải cọc khoan nhồi mà còn phải khảo sát đến các tính chất, đặc điểm địa chất thủy văn khác Ví dụ: khảo sát mức nước ngầm (có áp hay không), các cation hòa tan, nước ăn mòn bê tông, các thành phần sẽ ảnh hưởng đến độ pH của dung dịch khoan, khả năng ổn định thành vách hố khoan

Để đáp ứng được các yêu cầu trên cần phải thực hiện công tác KSĐC qua hai giai đoạn:

1/ Giai đoạn khảo sát trước khi thiết kế:

-Khảo sát sơ bộ để lập Báo Cáo Nghiên Cứu Khả Thi (BCNCKT) (định hướng quy mô xây dựng móng cọc)

-Khảo sát chi tiết để lập thiết kế kỹ thuật (TKKT)

2/ Giai đoạn đánh giá khả năng chịu tải của cọc ngoài hiện trường (thử tải cọc)

*Từ kết qủa thử tải cọc, so sánh với khả năng chịu tải của cọc theo thiết kế ban đầu, chọn quy mô thiết kế móng cọc hợp lý nhất, hoàn chỉnh hồ sơ thiết kế chính thức để đưa vào thi công

*Nếu không theo trình tự trên, khi số liệu KSĐC không chính xác sẽ dẫn đến các trường hợp sau:

+ Khả năng chịu tải của đất nền theo tính toán nhỏ hơn khả năng chịu lực thực tế, lúc đó sức chịu tải của cọc theo thiết kế min (Pvl, Pđn) nhỏ hơn khả năng chịu tải thực tế của cọc (móng cọc thiết kế thừa khả năng chịu lực) Rất nhiều trường hợp sự chênh lệch này rất lớn nhưng do đã lỡ đấu thầu và đã ra quyết định đầu tư, nên thông thường không điều chỉnh lại mà chấp nhận xem như công trình có hệ số an toàn cao hơn quy định cho phép, điều này đồng nghĩa với lãng phí trong xây dựng

+ Khả năng chịu tải của đất nền theo tính toán lớn hơn khả năng chịu lực thực tế, lúc đó khả năng chịu tải của cọc theo thiết kế min (Pvl, Pđn) lớn hơn khả năng chịu tải thực tế của cọc (móng cọc thiết kế thiếu khả năng chịu lực) Trong trường hợp này nếu không tiến hành thử tải để xác định sức chịu tải thực tế của cọc thì rất nguy hiểm cho công trình Nếu tiến hành thử tải cọc sẽ phát hiện ra cọc không đủ khả năng chịu tải, lúc đó phải thiết kế bổ sung, điều chỉnh tăng khả năng chịu tải cho móng cọc Trường hợp này đôi khi cũng rất khó khăn và gây lãng phí về thời gian cũng như kinh khí xây dựng công trình

Thí dụ thực tế một số công trình xây dựng ở TP.HCM

1/ Công trình Văn Phòng Và Căn Hộ Sài Gòn tại số 3 đường Nguyễn Siêu - Q1: do xác định các chỉ tiêu cơ lý đất nền không chính xác dẫn đến thiết kế lần đầu chiều dài cọc Þ900  Þ1300 dài hơn chiều dài cọc yêu cầu từ 5m15m

2/ Công trình Sài Gòn Court tại số 149 Nguyễn Đình Chiểu – Q3:

- Thiết kế ban đầu: 41 cọc Þ800Þ1400

- Thiết kế lần 2: 31 cọc Þ800Þ1400 (giảm 10 cọc)

3/ Công trình Plaza Hotel tại số 17 đường Lê Duẩn – Q1

- Thiết kế ban đầu: 317 cọc Þ800 dài 30m

- Sau khi thử tải 5 cọc cho kết qủa chứng tỏ sức chịu tải thực tế của cọc không đủ khả năng chịu lực thiết kế đề ra Sau đó phải thi công cấy bổ sung 27 cọc Þ800 dài 35m và xử lý lại đài cọc

2 NHỮNG NỘI DUNG CƠ BẢN TRONG KSĐC

2.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOAN

- Việc lựa chọn phương pháp khoan cần đảm bảo được yêu cầu:

+ Phát hiện chính xác điạ tầng, lấy các loại mẫu đất, đá, nước và thực hiện thí nghiệm trong lỗ khoan được chính xác, đầy đủ theo yêu cầu

- Căn cứ vào tình hình địa tầng và yêu cầu của nhiệm vụ khoan, bước đầu có thể tham khảo để lựa chọn phương pháp khoan theo Bảng 1 sau đây:

Loại đất đá

Cấp đất đá theo

-Các loại đất dính ở

trạng thái dẻo chảy,

-Khoan xoay: mũi khoan lòng máng, mũi khoan thià,

mũi guồng xoắn đầu phẳng

-Khoan ép: mũi khoan ống lắp bê, mũi khoan hom

-Các loại đất dính ở

trạng thái dẻo, dẻo

cứng

-Đất dính lẫn dăm, sạn

(sỏi, cuội)

II – III

- Khoan xoay: mũi khoan ruột già, mũi khoan guồng

xoắn đầu phẳng, mũi khoan hạt hợp kim lòng đôi (kết hợp dung dịch sét)

-Các loại đất rời (cát,

sỏi, cuội) ở trạng thái

xốp rời đến chặt I – III

-Khoan dộng: mũi khoan ống lắp bê

-Khoan xoay: mũi khoan guồng xoắn đầu phẳng, mũi

khoan hạt kim lòng đôi (kết hợp dung dịch sét) -Đất hòn to (cuội lớn,

đá tảng …)

-Các địa tầng kẹp lẫn

đá hòn to

-Các lọai đá có độ cứng

từ mềm đến mềm vừa

-Đất sét cứng

III – VII (VIII)

-Khoan xoay: mũi khoan hợp kim, mũi khoan hạt hợp

kim lòng đôi kết hợp dung dịch sét khoan guồng xoắn với đầu khoan phá

-Các loại đá từ cứng

đến cực kỳ cứng

(VII) VIII

- VII

-Khoan xoay: mũi khoan bi, mũi khoan kim cương

Ghi chú: Cấp đất đá đặt trong ngoặc đơn là cấp đất đá được khoan trong trường hợp cá biệt

2.1.2 Khoan Dộng

- Khoan dộng bằng mũi khoan ống lắp bê được dùng để khoan vào các địa tầng là đất rời (cát, sỏi, cuội) và dộng vét lỗ khoan sau khi đã khoan và lấy mẫu thí nghiệm hoàn chỉnh

2.1.3 Khoan Eùp Bằng Mũi Khoan Ống Lắp Bê, Mũi Khoan Hom

- Khoan ép bằng mũi khoan ống lắp bê hay mũi khoan hom chủ yếu được sử dụng để khoan các tầng đất dính ở trạng thái dẻo chảy, chảy, bùn và lấy mẫu khi không thể lấy được mẫu đất bằng các loại mũi khoan khác và các loại ống mẫu thông thường, hoặc dùng để vét dọn đáy lỗ khoan

2.1.4 Khoan Xoay Bằng Mũi Khoan Ruột Gà, Mũi Khoan Lòng Máng, Mũi Khoan Thìa

- Khoan ruột gà chủ yếu được dùng khoan các lớp đất dính ở trạng thái từ dẻo mềm đến nửa cứng cấp II đến cấp III

- Khoan lòng máng, khoan thìa được sử dụng để khoan trong các lớp đất rời ẩm ướt, đất dính ở trạng thái chảy, bùn và dùng để vét dọn đáy lỗ khoan

2.1.5 Khoan Xoay Guồng Xoắn

- Khoan guồng xoắn được sử dụng để khoan các lớp đất đá tới cấp III hoặc để khoan phá toàn đáy các lớp đá từ cấp IV đến cấp VII

2.1.6 Khoan Xoay Bằng Mũi Khoan Hợp Kim, Mũi Khoan Hợp Kim Nòng Đôi

- Khoan xoay bằng mũi khoan hợp kim được dùng để khoan vào các lớp đất đá từ cấp III đến VII

- Khoan mũi khoan hợp kim và mũi khoan hợp kim lòng đôi kết hợp bơm dung dịch sét có thể được dùng để khoan và lấy mẫu nguyên dạng trong các lớp cát bột, cát nhỏ, cát vừa chặt chẽ, sét nửa đến cứng

- Khoan có bơm rửa được áp dụng khi khoan trong các địa tầng là đá từ cấp IV trở lên Đối với các địa tầng là đất dính, đất rời, đất đá dễ bị sập lở, tan rửa, khoan có bơm rửa được áp dụng khi dùng dung dịch sét để khoan và gia cố vách lỗ khoan

2.1.7 Khoan Xoay Bằng Bi

- Khoan trong các tầng đất đá có độ cứng từ cấp VIII trở lên có thể sử dụng phương pháp khoan bằng bi Bi gang thường được dùng để khoan vào các tầng đá có độ cứng cấp VIII đến cấp IX và bi thép thường được dùng để khoan vào các tầng đá từ cấp IX đến cấp XII

2.2 THEO DÕI, ĐO ĐẠC VÀ GHI CHÉP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN

- Trong quá trình khoan phải theo dõi, đo đạc và ghi chép đầy đủ, trung thực vào nhật ký khoan về các mặt:

+ Tình hình khoan (các loại thiết bị và dụng cụ khoan đã sử dụng, tình hình và cách giải quyết các sự cố về khoan, độ sâu của mũi khoan, diễn biến của việc sử dụng dung dịch hoặc độ sâu và đường kính ống vách, diễn biến khi khoan qua các loại điạ tầng …) + Tình hình điạ chất (sự phân bố của các tầng đất đá, chủ yếu là độ sâu của các tầng đất đá, các hiện tượng điạ chất công trình, tình hình điạ chất thuỷ văn đã được phát hiện trong khi khoan)

+ Tình hình lấy các loại mẫu đất đá, nước và các đặc trưng (tên gọi, tính chất, trạng thái, thành phần) của mẫu

+ Độ sâu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), số buá từng hiệp và trị số N (nếu có thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn)

- Ghi chép ở hiện trường bao gồm các công việc ghi bảng, ghi nhật ký khoan và ghi sổ kỹ thuật khoan

2.3 KẾT LUẬN:

Ơû nước ta số liệu khảo sát địa chất mang tính chất quy hoạch phân vùng xây dựng chưa đầy đủ, chưa phục vụ đồng bộ cho các nghành, vì vậy việc khảo sát địa kỹ thuật cho từng công trình cụ thể là việc làm hết sức cần thiết để đánh giá tình hình địa kỹ thuật tại vị trí xây dựng

2.4 KIẾN NGHỊ KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT CHO CỌC KHOAN NHỒI

Nghiên cứu thăm dò dưới đất được tiến hành cho mỗi bộ phận của kết cấu phần dưới để cung cấp các thông tin cần thiết cho thiết kế và thi công các móng Quy mô thăm dò phải dựa vào các điều kiện dưới mặt đất, loại kết cấu và các yêu cầu của công trình Chương trình thăm dò phải đủ rộng để phát hiện bản chất, các dạng trầm tích đất và các thành tạo đá gặp phải, các tính chất công trình của đất hoặc đá, khả năng hoá lỏng và điều kiện nước ngầm

Các lỗ khoan phải được tiến hành tại các vị trí trụ và mố, phải đủ số lượng và chiều sâu để thiết lập được trăc dọc các địa tầng theo chiều dọc và ngang một cách đáng tin cậy Các mẫu vật liệu gặp trong qúa trình khoan phải được lấy và bảo quản để tham khảo và thí nghiệm sau này Nhật ký khoan phải đủ chi tiết để xác định rõ các địa

tầng, kết qủa SPT, nước ngầm, hoạt động của nước giếng phun nếu có, và các vị trí lấy mẫu

Phải chú ý đặc biệt đến việc phát hiện vỉa đất mềm yếu, hẹp có thể nằm ở biên giới các địa tầng

Nghiên cứu thăm dò phải được tiến hành đến lớp vật liệu tốt có khả năng chịu tải thích hợp hoặc chiều sâu tại đó các ứng suất phụ thêm do tải trọng đế móng ước tính nhỏ hơn 10% của ứng suất đất tầng phủ hữu hiệu hiện tại, chọn giá trị nào lớn hơn Nếu gặp đá gốc ở độ nông, lỗ khoan cần xuyên vào đá gốc tối thiểu 3m hoặc tới độ sâu đặt móng, lấy giá trị nào lớn hơn

Thí nghiệm trong phòng hoặc ngoài hiện trường phải được tiến hành để xác định cường độ, biến dạng, các đặc tính chảy của đất hoặc đá và tính thích hợp của chúng cho dạng móng đã được lựa chọn

2.4.1 Xác Định Các Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất

Công tác khảo sát địa chất cho cọc khoan nhồi phải được khoan sâu đến lớp đất tốt, đảm bảo dưới mũi cọc không có lớp đất yếu, dùng xuyên động tiêu chuẩn SPT phải khảo sát đến độ sâu mà tại đó đất đạt giá trị thí nghiệm SPT là N30=50100

Cần thí nghiệm để biết rõ thành phần khoáng vật, dung lượng trao đổi cation trong đất, nước ngầm có áp hay không, độ pH và các cation hoà tan có sẳn trong nước

Ngoài ra, đối với đất sét cần phải xác định thêm các loại khoáng vật có thể có trong đất sét như: Ilit, Kaolinite, Monmorilonite, đây là thành phần khoáng vật có thể ảnh hưởng nhiều đến vấn đề ổn định thành vách hố khoan

2.4.2 Xác Định Các Chỉ Tiêu Hoá Học Của Đất

Xác định các chỉ tiêu như: cation Al+3, H+, Ca+2, Na+, Mg+2 Có trong đất, bởi vì các cation này có ảnh hưởng rất lớn đến qúa trình tương tác giữa đất thành vách hố khoan và dung dịch bentonite như: các qúa trình hấp thụ (cơ học, hóa học, lý học) Các qúa trình có thể làm thay đổi tính chất của dung dịch bentonite theo chiều hứơng bất lợi mà chúng ta cần phải biết trước khi thi công

2.4.3 Khảo Sát Thủy Văn Cho Cọc Khoan Nhồi

Cần xác định mực nước ngầm, động thái biến động theo mùa, tính ăn mòn đối với bê tông và cốt thép Nếu có mực nước ngầm thì phải xác định lưu tốc, vận tốc và áp lực nước ngầm, đồng thời phải xác định nồng độ pH và thí nghiệm hoá nước để biết được Ion hoá học có trong nước, vì các yếu tố đó ảnh hưởng nhiều đến tính chất của dung dịch bentonite và vấn đề ăn mòn cốt thép trong bê tông

2.4.4 Đối Với Cầu Trung:

Bố trí mỗi vị trí trụ và mố một lỗ khoan (kết hợp thí nghiệm SPT), tùy điều kiện phức tạp về ĐCCT, phải khoan vào tầng đất tốt đặt móng hay vào tầng đá cơ bản (nếu là đá trầm tích từ 2m3m, đá macma từ 1m2m) Khi gặp hiện tượng caster thì khoan qua tầng caster vào tầng đá gốc từ 2m3m, tầng chịu lực ở đây được định nghĩa là

tầng đất có Nspt=50100 Cũng có thể xác định tầng chịu lực là lớp cát, cuội sỏi, đá tảng, hay các lớp đất dính ở trạng thái dẻo cứng, nửa cứng hay cứng

2.4.5 Đối Với Cầu Lớn:

Bố trí mỗi vị trí trụ và mố một lỗ khoan (kết hợp thí nghiệm CPT, SPT), trong trường hợp ĐCCT phức tạp, địa tầng không đồng nhất, có hiện tượng caster, có phân bố đá vôi thì có thể bố trí hai lỗ khoan cho mỗi vị trí mố trụ cầu Các lỗ khoan này có thể bố trí so le nhau so với tim cầu, điều kiện kết thúc lỗ khoan tương tự như cầu trung

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

-o0o -

1 TỔNG QUÁT VỀ CÁC XU HƯỚNG TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA

CỌC KHOAN NHỒI

1.1 Sức Chịu Tải Của Cọc Đơn Dựa Theo Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất Nền (chỉ tiêu

chống cắt, chỉ tiêu vật lý, chỉ tiêu trạng thái)

Sức chịu tải tới hạn Qu gồm tổng sức chống cắt giữa đất và vật liệu làm cọc ở mặt bên cọc Qs cùng với sức gánh đỡ của đất ở mũi cọc Qp được tính theo tài liệu Pile Foundation Analysis and Design của tác giả H.G POULOS và E.H DAVIS như sau:

Qa =

p

p p

s

s s u

FS

q A FS

f A FS



* Qs: khả năng chịu tải do ma sát hông, được thể hiện bởi lực

cắt của lớp đất tiếp xúc cọc và đất trên diện tích bề mặt của

thân cọc được mô tả theo Culomb

'

s s n

a  tg c

Trong đó:

-a: là lực cắt của lớp tiếp xúc cọc-đất

-n: là áp lực ngang ở ngay mặt tiếp xúc này

-s : là góc ma sát trong của lớp đất tiếp xúc cọc-đất sau khi

thi công xong

- c’s : là lực dính của lớp này sau khi thi công xong

- Aùp lực ngang n thường được chuyển qua áp lực đứng theo quan hệ:

0 0





Trong đó: c- là chu vi của cọc

L: chiều dài của cọc

Qs D

Qu

đất yếu

Hình 4.1:

* Q p : khả năng chịu tải tính toán do sức kháng mũi Được xác định như sau:

Qp = Ab(c’b.Nc + vb.N q  0 , 5 .d.N) (8)

Trong đó: Ab - là diện tích mặt cắt ngang của chân cọc

c’b: là lực dính của đất sau khi thi công ở chân cọc

vb

 : áp lực đứng của đất ở chân cọc

: trọng lượng đơn vị của đất

d: đường kính của cọc

Nc, Nq, N : làcác hệ số khả năng chịu tải Chúng là các hàm của các góc nội ma sát của đất sau khi thi công xong, khả năng chịu nén tương đối của đất và hình dáng cọc

* W: là trọng lượng của cọc

Từ phương trình (1), (7), và (8) ta có phương trình tổng quát để xác định khả năng chịu tải tính toán của cọc đơn:

Qu =  sv s  s  b b c 

L

N c A dz c tg K

0

vb.Nq + 0,5.d..N) W (9) Phương trình (9) là phương trình mô tả chung cho sức chịu tải tới hạn của cọc đơn Người ta ngầm giả sử Qs và Qp ở phương trình (1) là không phụ thuộc lẫn nhau để đơn giản tính toán Giả sử này có thể không hoàn toàn chính xác, nhưng người ta cho rằng nó được hiệu chỉnh đủ chính xác cho những mục đích thực tế như tính toán khả năng chịu tải của các loại cọc thông thường

Nếu như khả năng chịu tải tính toán trong điều kiện không thoát nước hay trong giai đoạn ngắn, thì các thông số c’s, c’b, ’s,  là những giá trị gần đúng trong điều kiện không thoát nước, còn v, vb nên lấy bằng tổng áp lực Nếu như khả năng chịu tải tính toán trong giai đoạn dài được yêu cầu để xác định mức độ ổn định của cọc thì những thông số trên của đất nền lấy trong điều kiện thoát nước có v, vb lấy bằng áp lực đứng có hiệu

Trong hầu hết các trường hợp tính toán c’

b, ’s là những giá trị được lấy sau khi thi công xong lấy bằng đúng giá trị ban đầu của nó và thêm các hệ số an toàn cho từng thành phần Qs, Qp tương ứng

1.2 Khả Năng Chịu Tải Của Cọc Khoan Nhồi Dựa Vào Kết Quả Khảo Sát Bằng Thiết Bị Thí Nghiệm Ơû Hiện Trường:

Xu hướng tính toán này có sai số nhỏ hơn xu hướng tính toán trên nhưng thường phải chi phí rất cao và nó được chia làm hai nhóm: nhóm1-theo thí nghiệm tĩnh, nhóm 2-theo thí nghiệm thử động

2 KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI ĐƠN THEO CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN (theo công thức lý thuyết)

2.1 MỘT SỐ QUAN ĐIỂM TÍNH TOÁN CHUNG

Khi tính toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi đơn theo các chỉ tiêu cơ lý của đất Các công thức đều xuất phát từ phương trình tổng quát (9) và được thiết lập trên 2 loại đất tiêu biểu là đất sét (đất dính) và đất cát (đất không dính)

2.1.1 Đối Với Cọc Trong Đất Sét:

Khả năng chịu tải không thoát nước thường lấy bằng giá trị tới hạn, trừ khi đất sét có mức độ cố kết trước cao Nếu nền đất là đất sét bảo hoà thì góc ma sát không thoát nước u= 0 do đó ’s cũng có thể bằng không 0 Ngoài ra u = 0 thì Nq = 1; N = 0 phương trình (9) trở thành

Qu =L c c s dz

0

'

+ Ab.(cb’.Nc + vb) – W (10)

cb’– là lực dính không thoát nước ở chân cọc

cs’– là lực dính không thoát nước ở mặt tiếp xúc giữa cọc và đất

Hệ số khả năng chịu tải Nc thường sử dụng trong thiết kế như Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-ISO được đề nghị bởi Skemptan (1959) cho một móng cọc hình tròn nếu

chiều dài cọc > 4 lần đường kính cọc, thì Nc=9 Tuy nhiên nhiều giá trị khác nhau của

Nc được tìm thấy như: Sower (1961) 5<Nc<8, Mohan (1961) 5.7<Nc<8.2 đối với đất sét chương nở Sự biến động giá trị Nc chắc chắn có sự liên quan đến sự làm việc của áp lực nén của đất Landanyi (1963) đã khẳng định điều này đối với sét bất kì từ một phân tích của sự trương nở ở các độ rỗng của khối đất và cho 7.4<Nc<9.3 theo Landanyi, Nc

của móng tròn tính theo công thức:

Eu, Cu: là modul tổng biến dạng của đất và lực dính trong điều kiện không thoát nước

* Đối với cọc trong đất sét mềm và cố kết trước: khả năng chịu tải thoát nước tốt hơn khả năng chịu tải không thoát nước và có thể đạt tới giá trị tới hạn Giả sử lực dính thoát nước của lớp tiếp xúc cọc-đất c’s = 0 và giá trị Nc,N trong phương trình (9) có thể bỏ qua thì khả năng chịu tải tới hạn thoát nước trở thành:

Qu = c K tg dz A b vb N q W

L

s v

 : Góc ma sát thoát nước của lớp tiếp xúc cọc – đất

Qu: Khả năng chịu tải thoát nước tính toán của cọc

Đối với o

d  20  30

 thì  0 , 24  0 , 29 Giá trị này đã có kể đến lực ma sát âm trên cọc trong đất sét mềm Tuy nhiên, có một vài số liệu đề nghị giảm hơn nữa với sự gia tăng chiều dài của cọc và đối với cọc dài > 60m thì nên  0.15 Đối với cọc trong sét cứng, Burland đề nghị lấy Ks = Ko và 's lấy góc ma sát của đất tái tạo do sự làm lỏng ra của đất vách và sự tăng cường của các quá trình hấp phụ bentonite, cho 1 giới hạn trên của sức chịu ma sát của cọc khoan nhồi, theo công thức:

 có thể lấy bằng áp lực vượt tải đứng hiệu quả

Nq Có thể lấy theo trường hợp cọc làm việc trong cát

2.1.2 Đối Với Cọc Khoan Nhồi Trong Cát:

Những phương pháp qui ước để tính toán khả năng

chịu tải của cọc khoan nhồi đều dựa trên giả sử ứng suất

đứngv và vbtrong (9) là ứng suất đứng hiệu quả Tuy

nhiên những nghiên cứu phổ biến của Vecsic (1967) và

Kérisel (1961) cho thấy khả năng chống mũi đơn vị fb của

cọc không nhất thiết tăng tuyến tính theo chiều sâu Thay

vào đó bên ngoài một chiều sâu nhất định, chúng là hằng số

Versic cũng tìm thấy rằng tỉ số giới hạn chịu mũi fb và sức

ma sát hông đơn vị fs (fb/fs) của một cọc theo chiều sâu trong

đất đồng nhất thì độc lập với kích thước cọc và là một hàm

của độ chặt tương đối của cát và phương pháp thi công cọc Nghiên cứu này cho thấy rằng ứng suất đứng hiệu qủa ở gần cọc không nhất thiết bằng với áp lực vuợt tải hiệu quả, nhưng nó đạt đến một giá trị giới hạn theo chiều sâu Ở một độ sâu Zc nào đó giả sử bằng áp lực vượt tải ’vb, với Z > Zc, nó bằng constant Do đó, sức chịu ma sát hông và mũi tính toán là hằng số, (Hình 2a)

Nếu lực dính lớp tiếp xúc cọc với cát c’s=0, c’b Nc=0

và số hạng 0.5.d N trong (9) có thể bỏ qua (vì nó

nhỏ hơn nhiều so với Nq) thì khả năng chịu tải tính

toán của cọc đơn trong cát được tính như sau:

Qu = F c K tg dz A b vb N q W

L

s s v

-'v: là áp lực đứng hiệu quả dọc theo thân cọc

- Fw: là hệ số điều chỉnh hình dáng cọc (Fw=1 khi

cọc có đường kính đồng nhất)

- : góc ma sát thoát nước của đất nền

lấy theo công thức:  =d-3

Với: d -là góc nội ma sát ban đầu

trước khi thi công

Trong thiết kế cọc khoan nhồi việc xác định

các thông số của kích thước cọc ở mức độ tải

trọng làm việc Pw là không thể không cần

thiết Đối với cọc có cốt thép được bố trí cấu

tạo, hấu hết những qui phạm xây dựng đều đề

nghị sử dụng thông số độ bền của bê tông để

.0

d

Q A

Qa: Tải trọng làm việc cho phép

Ap: Diện tích của mặt cắt ngang thân cọc

d: Đường kính thân cọc

s’c: Lực cắt của bêton ở 28 ngày tuổi thực tế dưới hố

2.2 SỨC CHỊU TẢI CỦA CKN THEO MỘT SỐ QUAN ĐIỂM RIÊNG:

Khả năng chịu tải tới hạn của cọc khoan nhồi được cho bởi phương trình đơn giản là tổng khả năng chịu tải của đất dưới mũi cọc và

thành phần ma sát của đất xung quanh cọc như sau:

Qu = Qp + Qs

- Qu: Sức chịu tải tới hạn của cọc

- Qs: Sức chịu tải tới hạn do ma sát bên

- Qp: Sức chịu tải tới hạn do mũi cọc

2.2.1 Công Thức Xác Định Sức Chịu Tải Của Terzaghi

Terzaghi đã đưa ra công thức tính khả năng chịu tải của

cọc khoan nhồi hình trụ tròn gồm hai thành phần là ma

sát mặt bên và sức chống mũi như sau:

+ Sức chịu tải tới hạn do mũi cọc

Qp =Ab.qu = )

2 6 , 0

3 , 1

- FS là hệ số an toàn chung FS = 2.5  3.0

- cb, cs: là lực dính ban đầu của đất ở chân và thân cọc (T/m2)

- v: Là áp lực đứng của đất ở đáy cọc (t/m2)

- d, C: là đường kính và chu vi mặt cắt ngang thân cọc (m)

- hi: chiều dày lớp đất thứ i (m)

- hi: áp lực ngang trung bình trong mối lớp đất thứ i (T/m2)

- s :góc ma sát của lớp tiếp xúc đất và cọc (độ)

- Ab: diện tích chân cọc (m2)

- Nc, Nq,N : các hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất Các hệ số này được Terzaghi giải ra có dạng:

2 4

3 2

2 4

3 2

1

Kp : hệ số áp lực bị động của đất

2.2.2 Công Thức Xác Định Sức Chịu Tải Của Vesic

Vesic đã đề nghị khả năng chịu tải ở mũi cọc Qp như sau:

.3

q c

: biến dạng thể tích trung bình trong vùng biến dạng dẻo bên dưới mũi cọc Đối với những điều kiện không có sự thay đổi thể tích thì:  = 0 và Irr = Ir

: hệ số poission của đất

E: modul đàn hồi của đất

G: modul cắt của đất

Versic đã thiết lập bảng giá trị N*

Silt và sét (không thoát nước) 50 100

Khả năng chịu tải của do ma sát hông cũng tính như trường hợp tổng quát trong cát nhưng theo ông, vd sẽ tăng đến giá trị Hc = 15.d

Tóm lại, khả năng chịu tải của cọc nhồi trong cát:

C: chu vi mặt cắt mgang của thân cọc

hi : chiều dầy lớp thứ i

fsi : sức chịu ma sát hông đơn vị

2.2.3 Sức Chịu Tải Theo SNIP 2.02.03.85 (TCXD 205:1998 giống SNIP 2.02.03.85)

Hiện nay các đơn vị thiết kế thường dùng SNIP 2.02.03.85 để tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Công thức SNIP 2.02.03.85 qui định tính sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc khoan như sau:

a) Sức chịu tải tiêu chuẩn của CKN

- qp: Cường độ chịu nén giới hạn của đất nền dưới mũi cọc (T/m2) được tính như sau:

+ Đối với đất hòn lớn có chất độn là cát và đối với đất cát trong trường hợp cọc nhồi có và không có mở rộng đáy

)

.(.75,

+ 1: dung trọng bình quân lớp đất trên mũi cọc (T/m3)

+ dp: đường kính cọc nhồi (m)

+ L: chiều dài cọc (m)

+ Đối với đất sét, cọc nhồi có hoặc không có mở rộng đáy thì giá trị q p (T/m 2 ) lấy theo bảng của tiêu chuẩn

- Ap : diện tích tựa của mũi cọc lên đất (m2)

- u: chu vi mặt cắt ngang thân cọc (m)

- mf : hệ số làm việc mặt bên của cọc lấy theo bảng của tiêu chuẩn, đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét thì mf = 0.6

- fi : lực ma sát giới hạn của các lớp đất (T/m2) lấy theo bảng của tiêu chuẩn

- li -bề dày các lớp đất riêng rẽ mà cọc xuyên qua (m)

b) Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền được tính như sau:

Trong đó: ktc = 1.6 hệ số an toàn

c) Ví dụ: (so sánh kết qủa tính theo SNIP 2.02.03.85 và nén tỉnh công trình thực tế)

Kết qủa nén tỉnh Theo SNIP 2.02.03.85

Độ lún (mm)

Tải trọng Qu(T)

Tải trọng Qa(T)

Chịu mũi

Qp (T)

Chịu ma sát Qs(T)

Tải trọng

Qu (T)

Tải trọng

d) Nhận xét: tính toán sức chịu tải theo SNIP 2.02.03.85 có một số tồi tại sau:

1 Chưa có tham số phản ảnh bề dày mùn khoan lắng đọng dưới đáy lỗ, hệ số mR

= 1 là chưa hợp lý vì mùn khoan dày làm giảm khả năng chịu lực mũi của cọc khoan nhồi, hiện nay các biện pháp làm sạch mùn khoan dưới đáy hố là chưa đáng tin cậy

2 Dùng lực ma sát giới hạn của cọc đóng nhân với hệ số điều kiện làm việc để chuyển thành lực cản mặt bên của cọc khoan nhồi là chưa xét tới đặc điểm chịu lực của cọc khoan

3 Độ cứng của cọc khoan L/d cũng ảnh hưởng tới phản lực đất nền dưới mũi cọc, chưa có tham số xét nhân tố này

4 Các hệ số , A0

k, , B0

k đều phụ thuộc vào góc nội ma sát 1 mà thay đổi rất nhiều Thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định  và c, với góc1 từ 29o lên 31o phản lực đất nền dưới mũi cọc có thể chênh tới 44%, nên các vấn đề này cần được nghiên cứu thêm

5 Trong SNIP 2.02.03.85 việc xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc không

thấy đề cập tới trọng lượng bản thân của cọc, đây là 1 đại lượng có ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khá lớn

2.2.4 Sức Chịu Tải Cọc Khoan Nhồi Theo 22TCN – 272 – 01 (tương tự tiêu chuẩn thiết kế AASHTO – LRFD – 1998 của Mỹ)

a) Phương Trình Tổng Quát

Sức kháng đỡ tính toán của các cọc Qall có thể tính toán sau:

Qult – Sức kháng tới hạn của cọc (N)

Qs – Sức kháng thân cọc (N)

Qp - Sức kháng mũi cọc (N)

qs – Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

qp - Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

As - Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Ap - Diện tích mũi cọc (mm2)

q – Hệ số sức kháng dùng cho sức kháng của 1 cọc đơn

s – Hệ số sức kháng dùng cho sức kháng bên của cọc, tra Bảng 1

p – Hệ số sức kháng dùng cho sức kháng mũi của cọc, tra Bảng 1

Bảng 1: Các hệ số sức kháng trong cọc khoan chịu tải trọng dọc trục

Phương pháp / đất / điều kiện Hệ số sức

kháng Khả năng

chịu lực tới

hạn của

Sức kháng thành bên trong đất sét

Phương pháp  (Reese & O’Neill 1988)

0,65

Tổng ứng suất (Reese & O’Neill 1988)

0,55

Sức kháng thành bên trong cát

Touma & Reese (1974) meyerhof (1976)

Quiros & Reese (1977) Reese & Wright (1977) Reese & O’Neill (1988)

Xem phần ước tính sức kháng của cọc khoan trong đất rời Sức kháng tại

mũi cọc trong cát

Touma & Reese (1974) meyerhof (1976)

Quiros & Reese (1977) Reese & Wright (1977) Reese & O’Neill (1988)

Xem phần ước tính sức kháng của cọc khoan trong đất rời Sức khánh

thành bên trong đá

Carter & Kulhawy (1988) Horvath & kenney (1979) 0,55 0,65

Sức khánh tại mũi cọc trong đá

Hiệp hội địa kỹ thuật canada (1985) Phương pháp đo áp lực (Hiệp hội địa kỹ thuật canada 1985)

0,50 0,50

Sức kháng thành bên và sức kháng mũi cọc

Sét Phương pháp  (Reese & O’Neill)

Cọc loe (Reese & O’Neill)

0,55 0,50 Cát Touma & Reese (1974) meyerhof

(1976) Quiros & Reese (1977) Reese & Wright (1977) Reese & O’Neill (1988)

Xem phần sức kháng nhổ

Đá Carter & Kulhawy

Horath & Kenny

0,45 0,55

0,55 0,55