VỀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CỌC KHOAN NHỒI

Chia sẻ: Nguyen Tuyen Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

406
lượt xem 175
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cọc khoan nhồi các loại đang được sử dụng phổ biến tại nước ta nhưng hiệu quả thấp. Bài báo sử dụng các kết quả thí nghiệm cọc gần đây nhất đưa ra một quan điểm nhằm nâng cao hiệu quả của loại cọc này. 1. Đặt vấn đề Cọc nhồi là giải pháp móng tất yếu phải được áp dụng cho các công trình xây dựng với tải trọng lớn, tập trung như cầu, nhà cao tầng. Hiện nay, cọc nhồi được sử dụng đặc biệt phổ biến ở nước ta với tất cả các loại hình của nó...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: VỀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CỌC KHOAN NHỒI

VỀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CỌC KHOAN NHỒI PGS. TS. ĐOÀN THẾ TƯỜNG Viện KHCN Xây dựng T óm tắt: C ọc khoan nhồi các loại đang đ ược sử dụng phổ biến tại nước ta nhưng hi ệu quả thấp. B ài báo sử dụng các kết quả thí nghiệm cọc gần đây nhất đưa ra một quan điể m nh ằm nâng cao hiệu qu ả của loại cọc n ày. 1. Đặt vấn đề C ọc nhồi là giải pháp móng tất yếu phải đư ợc áp dụng cho các công tr ình xây dựng với tải trọng l ớn, tập trung như cầu, nh à cao t ầng. Hiện nay, cọc nhồi đ ư ợc sử dụng đặc biệt phổ biến ở nư ớc ta với tất cả các loại hình của nó từ cọc khoan nhồi đến cọc barrette v à cọc khoan nhồi rửa, b ơm gia cư ờng đáy. Tuy nhiên, các s ố liệu thực tế sử dụng cho thấy, hiệu quả kinh tế của cọc nhồi l à thấp. Bảng 1 trình bày thông s ố suất mang tải (SMT) - đư ợc hiểu là giá trị sức mang tải thiết kế của cọc tr ên m ột đơn vị thể tích cọc - đối với một số loại cọc đ ã đư ợc sử dụng trong khu vực H à N ội. Bảng 1. Su ất mang tải của một số loại cọc trong khu vực H à N ội C ọc rỗng BTCT C ọc C ọc khoan n hồi C ọc BTCT L oại cọc ứ ng suất tr ư ớc k hoan nhồi rửa, bơm gia đúc sẵn cư ờng đáy S MT, tấn/m3 50- 60 9- 14 1 6- 18 16- 25 Số liệu bảng 1 cho thấy, hiệu quả của cọc khoan nhồi đánh giá theo SMT chỉ bằng nửa cọc BTCT đúc sẵn đóng hoặc ép, trong khi đó đối với cọc khoan nhồi có rửa v à bơm gia cư ờng đáy là gần tương đương. C ọc khoan nhồi rửa, bơm gia cư ờng đáy áp dụng lần đầu ở nư ớc ta từ năm 2004 tại công tr ình Pacefic Place, 83 Lý Thư ờng Kiệt, Hà N ội v à hi ện đư ợc đánh giá là gi ải pháp móng hiệu quả cao. N hiều nhà cao t ầng trong địa phận Hà N ội đã áp d ụng giải pháp này như các dự án văn phòng, c ăn hộ cho thuê M ỹ Đình, 88 Láng Hạ, Hacinco, 110 Mai Hắc Đế và kể cả dự án Keangnam. Tuy nhiên, do quan niệm quá khắt khe về quản lý chất l ư ợng đã hạn chế sự áp dụng rộng r ãi lo ại cọc này trong th ực tế xây dựng. Bài này, thông qua các phân tích v ề cơ chế huy động khả năng mang tải của cọc dựa tr ên các kết qu ả thí nghiệm đo sự phân bố lực dọc thân cọc trong quá tr ình chịu tải, đưa ra m ột quan niệm khác nh ằm khai thác hiệu quả tính ư u việt của loại cọc nhồi. 2. Về cơ chế huy động sức mang tải của cọc khoan nhồi a. Sức mang tải của cọc, về nguyên t ắc bao gồm 2 thành phần: sức mang tải mũi và sức mang tải ma sát bên giữa đất và bề mặt xung quanh của cọc. Khi cọc l àm vi ệc, sức mang tải bên đư ợc xem là huy động trư ớc và sau đó sức mang tải mũi sẽ đư ợc huy động ở các mức độ khác nhau. Đặc điểm huy động sức mang tải mũi của cọc phụ thuộc nhiều v ào phương pháp hạ cọc. De Beer ngay t ừ năm 1984, 1988 đã th ực hiện một số thí nghiệm nén tĩnh tr ên các c ọc đóng và khoan nh ồi ngàm vào cát cu ội sỏi và các thí nghi ệm ly tâm tr ên mô hình c ọc chịu tải dọc trục đã đ i đến các kết luận: - Đối với cọc đóng ng àm trong cu ội sỏi, sức mang tải mũi cực hạn th ư ờng đạt đư ợc khi độ lún tương đối của mũi cọc s/D (s l à đ ộ lún của mũi cọc, D l à đư ờng kính cọc) trong khoảng 10- 20%, còn đối với cọc khoan nhồi ngàm trong đất hạt thô, sức mang tải mũi cực hạn chỉ đạt đư ợc khi độ lún tương đối của mũi cọc là rất lớn s/D≥100%; - Sức mang tải mũi cực hạn của cọc khoan nhồi huy động đ ư ợc t ương đương như ở cọc đóng chỉ khi s/D đạt giá trị rất lớn. Bảng 2 cho thấy r õ đi ều này. Bảng 2. Sức mang tải mũi cực hạn huy động đư ợc đối với cọc khoan nhồi (Qb,n) và cọc đóng (Qb,đ) Đ ộ lún t ương đ ối của mũi cọc s/D Qb,n/ Qb,đ) 0.05 0.15 – 0.21 0.10 0.30 – 0.50 0.25 0.30 – 0.70 →∞ 1.0 Do những nhận xét tr ên, đ ối với cọc khoan nhồi, sử dụng ho àn toàn sức mang tải mũi của chúng là không tư ởng, vì các công trình xây dựng thực tế không cho phép lún để khả dĩ huy động hết sức m ang t ải mũi n ày. M ột số tác giả (Fioravante V., Ghionna V.N., Jamiolkowski M.,..) đ ề nghị rằng, khi
dự báo sức mang tải của cọc khoan nhồi, th ành phần mang tải mũi chỉ đư ợc kể đến giá trị cực hạn có đư ợc ở một độ lún nhất định tuỳ theo đặc điểm công tr ình xây dựng, th ư ờng trong khoảng 5- 10%D (D là đư ờng kính cọc). b. Đặc điểm huy động chậm chạp sức mang tải mũi của cọc khoan nhồi có thể đư ợc giải thích xuất phát từ công nghệ thi công chúng. Trong quá tr ình khoan tạo lỗ cọc, đất, đặc biệt là đất hạt rời d ư ới m ũi cọc đã bị phá hoại đáng kể kết cấu t ự nhi ên và lư ợng m ùn khoan lắng đọng dư ới đáy hố khoan là đáng kể, không có khả năng loại trừ hết đ ư ợc trư ớc khi đổ bê tông cho dù t ới nay nhiều biện pháp thổi rửa làm sạch đáy đã đư ợc áp dụng và quy trình qu ản lý chất lư ợng đáy hố khoan đã đư ợc quy định nghiêm ng ặt. Hai yếu tố này là y ếu điểm cố hữu, mang tính bản chất thuộc về công nghệ thi công cọc khoan nhồi và làm giảm sức mang tải của cọc khoan nhồi do giảm và ch ậm huy động sức mang tải m ũi. Những nghiên c ứu cơ bản về tốc độ và đ ộ lớn của quá tr ình l ắng đọng m ùn khoan dư ới đáy hố khoan c ọc v à tính chất của lõi khoan lấy đ ư ợc từ đáy cọc đã minh chứng rõ ràng vấn đề n ày. Hình 1 và hình 2 dư ới đây cho thấy r õ lư ợng m ùn khoan lắng đọng dư ới đáy hố khoan là l ớn, không thể làm sạch hoàn toàn trư ớc khi đổ bê tông và chất lư ợng bê tông mũi cọc đã bị giảm đáng kể. Hiểu r õ và lo ại trừ tận gốc các khiếm khuyết tr ên c ủa phương pháp thi công c ọc khoan nhồi, một quy tr ình công nghệ rửa và bơm gia cư ờng đáy đã đư ợc áp dụng. Công nghệ này không chỉ l àm tăng chất lư ợn g c ủa cọc khoan nhồi mà còn làm tăng sức mang tải thực tế của chúng, giúp cho cọc khoan nhồi có hiệu quả kinh tế tương đương với cọc BTCT đúc sẵn. H ình 3 cho kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi có và không r ửa, bơm gia cư ờng đáy. Thấy r õ, các c ọc kh ông rửa, b ơm gia cư ờng đáy có sức mang tải cực hạn khoảng 1000 tấn, c òn cây c ọc thực hiện quy tr ình này có sức mang tải cực hạn đạt gấp 2 lần cỡ 2000 tấn. 45.0 B¾t ®Çu thæi röa 45.5 46.0 §é s©u, m Röa ®¸y b»ng air- lift Khoan KÕt thóc ®Æt lång thÐp Röa ®¸y b»ng air - lift 46.5 Dõng khoan Dõng röa b»ng air - lift Dõng thæi röa Röa ®¸y b»ng air - lift 47.0 0 4 8 12 16 20 24 Thêi gian, giê Hình 1. Bi ểu đồ lắng đọng mùn khoan theo thời gian Hinh 2. Lõi khoan bê t ông đáy cọc c. Cơ chế huy động sức mang tải của cọc khoan nhồi đư ợc thể hiện r õ thông qua các kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc có theo dõi sự phân bố lực phát sinh dọc thân cọc bằng cách đặt các đầu cảm biến biến dạng dọc theo thân cọc thí nghiệm. Từ các số liệu biến dạng của vật liệu cọc ở các độ sâu khác nhau dọc theo thân c ọc, có thể tính toán và xác định đư ợc sự phân bố lực tại các độ sâu đặt cảm biến, mức độ huy
động ma sát bên d ọc thân cọc và sức kháng tại mũi cọc theo các tải trọng tác dụng tr ên đầu cọc. Các thí nghi ệm này hiện đang đư ợc thực hiện nhiều ở nư ớc ta. Hình 4 cho đ ồ thị phân bố lực phát sinh dọc thân cọc dư ới tác động của tải trọng thí nghiệm. C ọc khoan nhồi đ ư ờng kính 1.2m, d ài 42m, ngàm vào t ầng cuội sỏi. Đầu cảm biến đ ư ợc lắp đặt ở 5 độ sâu khác nhau (1, 9, 18, 35 v à 40m), mỗi độ sâu có 4 đầu đư ợc bố trí cách đều nhau và đối xứng qua tâm c ọc. Cọc đư ợc gia tải đến 2000 tấn với tổng độ lún đầu cọc đạt gần 4 cm (3.3%D) v à s ức m ang t ải cực hạn đ ư ợc đánh giá l à 1840 t ấn. Số liệu cho thấy, tại lân cận tải trọng phá hoại (1780 tấn) với độ lún đầu cọc 2.2cm, lực phát sinh trong thân cọc ở độ sâu 40m gần mũi cọc chỉ 70 tấn, xấp xỉ 4% tải tác dụng tr ên đ ầu cọc. R õ ràng, sức mang tải của cọc chỉ l à do sự huy động sức mang tải bên, sức mang tải mũi c hưa đư ợc huy động. a b Hình 3. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc a) cọc không rửa, bơm gia cường đáy b) cọc có rửa, bơm gia cường đáy T¶i träng, TÊn 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 0 5 10 15 §é s©u, m 20 25 30 35 40 45 Hình 4. Phân bố lực dọc thân cọc thí nghiệm (Cọc khoan nhồi không rửa, bơm gia cường đáy) Hì nh 5 trình bày kết quả đo lực dọc thân cọc khoan nhồi rửa, b ơm gia cư ờng đáy. Cọc đư ờng kính 1.2m, dài 42m, ngàm vào tầng cuội sỏi. Đầu cảm biến đư ợc lắp đặt ở 4 độ sâu khác nhau (1, 10, 17, 39m), m ỗi độ sâu có 4 đầu cách đều nhau và đ ối xứng qua tâm cọc.
Hình 5. P hân bố lực dọc thân cọc thí nghiệm (Cọc khoan nhồi rửa, bơm gia cường đáy) C ọc đư ợc gia tải đến 2400 tấn với độ lún đầu cọc 2.6cm và lực phát sinh trong cọc tại độ sâu 39m cách m ũi cọc 2m l à 1000 t ấn bằng 42% tải trọn g tác dụng lên đầu cọc. Nh ư v ậy, đối với cọc khoan nh ồi áp dụng rửa, bơm gia cư ờng đáy, sức mang tải mũi đ ã đư ợc huy động đáng kể. 3. Kết luận - C ọc nhồi có hiệu quả sử dụng là th ấp do đặc điểm huy động chậm chạp sức mang tải mũi của chúng. Điều n ày xuất p hát từ công nghệ thi công; - C ông ngh ệ thi công cọc nhồi có áp dụng công đoạn rửa, b ơm gia cư ờng đáy l àm nâng cao hi ệu qu ả sử dụng của cọc nhồi vì t ạo điều kiện huy động nhanh sức mang tải mũi của chúng. Khi ấy, hiệu qu ả sử dụng cọc nhồi có thể tương đương với cọc BTCT đúc sẵn; - C ần xem công tác rửa, bơm gia cư ờng đáy cọc nhồi như là một biện pháp kỹ thuật nâng cao chất lư ợng thi công cọc và quy định công tác này là một công đoạn bắt buộc trong quy tr ình thi công c ọc nh ồi nhằm khai thác triệt để khả năng m ang tải của chúng. Khi đó, công tác đảm bảo chất l ư ợng của cọc nhồi cần theo 2 giai đoạn: giai đoạn thí nghiệm cọc thử v à giai đoạn thí nghiệm cọc đại tr à. Sức m ang t ải cực hạn của cọc phải đ ư ợc xem là chỉ tiêu đánh giá chất lư ợng quá tr ình thi công c ọc. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. DE BEER E. Different behaviour of bored and driven piles. Proc.International Geotechnical Seminar on Deep Foundation on Bored and Auger Piles, Ghent, 1988. 2. FIORAVANTE V và nnk. Load bearing capacity of large diameter bored piles in sand and gravel. P roc. X Asian Regional Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Beijing, 1995. 3. FRANK E. Prediction of the bearing behaviour of piles. Especially large bored piles. Proc. XII ICSMFE, Rio de Janeiro, 1989. 4. TƯỜNG ĐOÀN THẾ. Về c ọc khoan nhồi rửa và bơm gia cường đáy. Tạp chí KHCN Xây dựng, Hà Nội, 2004.