Báo cáo khoa học: "MộT Số VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN VIệC TíNH TOáN SứC CHịU TảI CọC KHOAN NHồI THEO TIÊU CHUẩN HIệN HàNH Và MộT Số TIÊU CHUẩN KHáC"

MéT Sè VÊN §Ò LI£N QUAN §ÕN VIÖC TÝNH TO¸N

SøC CHÞU T¶I CäC KHOAN NHåI THEO TI£U CHUÈN

HIÖN HµNH Vµ MéT Sè TI£U CHUÈN KH¸C

ThS. Ng« ch©u ph−¬ng

Bé m«n CÇu hÇm – Liªn Bé m«n C«ng tr×nh

Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i - C¬ së II

Tãm t¾t: HiÖn nay vμ trong thêi gian s¾p tíi chóng ta ®ang vμ sÏ x©y dùng nhiÒu c«ng tr×nh giao th«ng, d©n dông cã sö dông mãng cäc khoan nhåi. MÆc dï Bé X©y dùng ®· ban hμnh tiªu chuÈn “20 TCN21 – 86 vμ TCXD 195:1997”, nh−ng trªn c¬ së lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi ®¬n ë c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ nh− cÇu Mü ThuËn, cÇu §iÖn Biªn Phñ, cÇu HiÖp Ph−íc … ®· cho thÊy nhiÒu vÊn ®Ò cÇn xem xÐt, bæ sung ®Ó cã ®−îc ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n tin cËy. Trong bμi b¸o nμy ®−a ra mét sè kiÕn nghÞ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam.

CT 2

Summary: We have been building many constructions using of bored cast-in-place pile foundation. Although the Ministry of Construction has published the specification “ 20 TCN 21- 86 ” and “ TCXD 195:1997 ”, the theory and experimental calculation for resistance of single bored cast-in-place piles in actual constructions such as My Thuan bridge, Dien Bien Phu bridge, Hiep Phuoc bridge,... have disclosed problems to be considered and supplemented in order to submit trustworthy methods in calculation. This article proposes some proposals in calculation for resistance of bored cast-in-place piles in Viet Nam condition.

i. VÒ NéI DUNG TÝNH TO¸N SøC CHÞU T¶I CñA CäC KHOAN NHåI THEO C¸C TI£U

CHUÈN HIÖN HμNH

1.1. TÝnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong phßng

1.1.1. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam (20TCN 21-86 vμ TCXD 195:1997)

1.1.1.1. Theo tiªu chuÈn 20TCN 21- 86:

Theo ®iÒu 5.9, søc chÞu t¶i cùc h¹n Φ cña cäc khoan nhåi cã vµ kh«ng cã më réng ®Õ, chÞu t¶i träng nÐn ®óng t©m, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

(1) Φ = m(mR.R.F + uΣmf.fi.li)

ë ®©y:

m - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc;

mR - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt nÒn d−íi mòi cäc;

F - diÖn tÝch mòi cäc khoan nhåi; u - chu vi th©n cäc;

mf - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cäc;

fi - søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc;

li - chiÒu dµy cña líp ®Êt thø i tiÕp xóc víi th©n cäc;

R - søc chèng tÝnh to¸n cña ®Êt d−íi mòi cäc.

Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cùc h¹n Φ theo (1) cã mèt sè vÊn ®Òn cÇn ®−îc nghiªn cøu vµ lµm râ:

o kh«ng cã b¶ng tra

- Quy ®Þnh hÖ sè mR = 0,9 th× ch−a ®ñ ®Ó ph¶n ¸nh bïn khoan l¾ng ®äng d−íi ®¸y lç khoan vµ ®Êt d−íi mòi cäc bÞ x¸o ®éng, nh·o. YÕu tè nµy lµm gi¶m kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña mòi cäc rÊt nhiÒu;

o, Bk

- Gãc ma s¸t trong ϕ, ngoµi kho¶ng 23 ÷ 39 th× c¸c hÖ sè α, β, Ak ®Ó x¸c ®Þnh søc chèng mòi cäc trong tÇng ®Êt c¸t;

- ChiÒu s©u ch«n cäc h > 40 m (tr−êng hîp mòi cäc trong ®Êt sÐt) th× søc chèng mòi kh«ng cã d÷ liÖu tra b¶ng;

- Lùc c¶n mÆt bªn do lùc ma s¸t vµ lùc nÐn côc bé g©y ra. Lùc c¶n nµy phô thuéc vµo c¸c nh©n tè nh−: lo¹i ®Êt, ®é th« cña v¸ch lç, ®é chÆt cña ®Êt, t¸c dông cña v÷a xi m¨ng thÈm thÊu, lùc ®Èy ngang cña v÷a bª t«ng khi ®óc cäc vµ sù t¨ng c−êng cña c¸c qu¸ tr×nh hÊp phô bentonite, v.v... Cho nªn dïng lùc ma s¸t mÆt bªn cña cäc ®ãng nh©n víi hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cña cäc mf = 0,6 ®Ó chuyÓn thµnh lùc c¶n mÆt bªn cña cäc khoan nhåi lµ ch−a ph¶n ¸nh ®−îc vÊn ®Ò nµy;

CT 2

- Víi chiÒu s©u ch«n cäc h > 35 m vµ ®é sÖt B ngoµi kho¶ng 0.2 ÷ 1 th× lùc c¶n mÆt bªn kh«ng cã d÷ liÖu tra b¶ng;

- Theo b¶ng 2, trang 32, 20TCN21–86, gi¸ trÞ søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc fi, khi líp ®Êt nµy lµ c¸t chÆt th× t¨ng thªm 30%. §iÒu nµy ch−a thùc sù hîp lý, bëi v× ch−a xÐt ®Õn sù lµm láng ra cña líp ®Êt c¸t nµy khi khoan t¹o lç vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite.

§Ó thÊy râ nh÷ng ®iÒu bÊt cËp hoÆc ch−a thËt sù hîp lý, cã thÓ ph©n tÝch vµ so s¸nh mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo 20 TCN21-86 víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc theo b¶ng sau:

B¶ng 1.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

Ñoä luùn

T.troïng Muõi coïc thaân coïc cöïc haïn cho pheùp

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Φ gh (taán) Φ m (taán) Φ h (taán) Φ (taán) Pdn (taán) S (mm)

Δ S( %)

Caàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

293

469

391

600

718

Caàu Ñieân Bieân Phuû

1000 39,6

21,753

2,18

311

565

454

840

829

Caàu Vöôït

600 45,9

9,83

1,64

115

166

142

250

262

Caàu Vöôït

1600 47,8

18,74

814

500

607

900 1170

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

204

358

283

330

524

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

713

981

830

1556

Caàu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

2975

3900

7355

9749

5322

Qua b¶ng 1, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (tõ kÕt qu¶ nÐn tÜnh) kho¶ng 16 ÷ 60%. Do vËy, mÆc dï lÊy hÖ sè tin cËy cña søc kh¸ng lín nhÊt theo tiªu chuÈn nµy lµ 1,75 nh−ng søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cña cÇu Mü ThuËn, Φgh = 3900 tÊn < Pdn = 5322 tÊn).

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n do mòi cäc trong ®Êt c¸t d−íi mòi cäc theo tÝnh to¸n (Fmtt = 7355 tÊn, cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn), lín h¬n rÊt nhiÒu so kÕt qu¶ nÐn tÜnh b»ng hép kÝch OCell (Φmnt = 2320 tÊn víi ®é lón t−¬ng ®èi 8%, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn).

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n ®¬n vÞ fi do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt c¸t xung quanh cäc vµ th©n cäc theo tÝnh to¸n (fi = 10t/m2, cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn), gÇn b»ng kÕt qu¶ nÐn tÜnh b»ng hép kÝch OCell (fi = 9,37 t/m2, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn). Tõ kÕt qu¶ nµy, cã thÓ nhËn xÐt: søc chÞu t¶i giíi h¹n ®¬n vÞ fi do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt sÐt xung quanh cäc vµ th©n cäc theo tÝnh to¸n lín h¬n nhiÒu so víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh (cô thÓ: søc chÞu t¶i giíi h¹n do ma s¸t h«ng theo tÝnh to¸n Φhtt = 2975 tÊn > Φhnt = 2440 tÊn víi ®é lón t−¬ng ®èi 1.04%, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn).

Tõ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn cho thÊy r»ng: ®é lón ®Ó huy ®éng hÕt søc chÞu t¶i do ma s¸t h«ng, S = 25 mm (t−¬ng øng víi ®é lón t−¬ng ®èi ΔS = 1,04%). Cßn ®é lón ®Ó huy ®éng hÕt søc chÞu t¶i do mòi cäc, S = 181 mm (t−¬ng øng víi ®é lón t−¬ng ®èi ΔS = 8%);

1.1.1.2. Theo TCXD 195:1997

CT 2

Søc chÞu t¶i cùc h¹n Qu cña cäc bao gåm 2 thµnh phÇn: ma s¸t mÆt bªn vµ søc chèng mòi cäc:

Qu = Qs + Qp

(2) hay Qu = Asfs + Apqp

trong ®ã: Qs - søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn;

Qp - søc chÞu t¶i cùc h¹n do søc chèng mòi;

Qu - søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc;

fs - ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt;

qp - c−êng ®é chÞu t¶i cña ®Êt ë mòi cäc;

As - diÖn tÝch mÆt bªn cäc;

Ap - diÖn tÝch mòi cäc;

ViÖc tÝnh to¸n søc chÞu t¶i, Qu theo (2) còng cßn mét sè tån t¹i nh− sau:

- ChØ x¸c ®Þnh ®−îc Nq, Zc/d, Kstanϕa, víi ϕ = 25o ÷ 45o, cßn ngoµi kho¶ng trªn kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc.

- Víi hÖ sè Nc = 6, khi chiÒu dµi cäc lín, tÝnh ®−îc søc chèng mòi kh¸ bÐ so víi thùc tÕ, còng nh− c¸c c«ng thøc kh¸c;

- Gi¸ trÞ Kstanϕa (øng víi ϕ ≤ 25o ÷ 31o) rÊt nhá (gÇn b»ng 0). Cho nªn ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt rêi (cã ϕ’ = 28o ÷ 34o) sÏ rÊt nhá (xÊp xØ b»ng 0);

§Ó thÊy râ nh÷ng tån t¹i nµy, ta còng tiÕn hµnh ph©n tÝch vµ so s¸nh mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo TCXD 195 : 1997 víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc theo b¶ng 2.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

T.troïng Muõi coïc thaân coïc cöïc haïn cho pheùp

Ñoä luùn

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Φ gh (taán) Φ m (taán) Φ h (taán) Φ (taán) Pdn (taán) S (mm)

Δ S( %)

Caàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

293

469

391

B¶ng 2

600

718

Caàu Ñieân Bieân Phuû

1000 39,6

21,753

2,18

311

565

454

840

829

Caàu Vöôït

600 45,9

9,83

1,64

115

166

142

250

262

Caàu Vöôït

1600 47,8

18,74

814

500

607

900 1170

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

204

358

283

330

524

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

713

981

830

1556

Caàu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

2975

3900

7355

9749

5322

Qua b¶ng 2, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 17 ÷ 174%. Do vËy, khi lÊy hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu §iÖn Biªn Phñ, Qu = 840 tÊn > Qa = 454 tÊn).

CT 2

Søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn trong c¸c líp ®Êt c¸t (rêi) rÊt nhá.

1.1.2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i theo cña cäc khoan nhåi theo c¸c tiªu chuÈn kh¸c

1.1.2.1. Theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ AUSTROADS (92) cña óc:

Søc chÞu t¶i cùc h¹n Qu cña cäc bao gåm 2 thµnh phÇn: ma s¸t mÆt bªn vµ søc chèng mòi cäc:

(3) Qu = Qp + Qs

C¸c ký hiÖu trong (3) t−¬ng tù nh− trong c«ng thøc (2)

KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo AUSTROADS 1992 óc vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng sau:

B¶ng 3.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

T.troïng Muõi coïc thaân coïc cöïc haïn cho pheùp

Ñoä luùn

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Φ g h (taán) Φ m (taán) Φ h (taán) Φ (taán) Pd n (taán) S (mm)

Δ S( %)

Caàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

293

469

391

600

718

Caàu Ñieân Bieân Phuû

1000 39,6

21,753

2,18

311

565

454

840

829

Caàu Vöôït

600 45,9

9,83

1,64

115

166

142

250

262

Caàu Vöôït

1600 47,8

18,74

814

500

607

900 1170

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

204

358

283

330

524

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

713

981

830

1556

Caàu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

2975

3900

7355

9749

5322

Qua b¶ng 3, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 13 ÷ 48%. Nh−ng víi hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn < Qa = 5322 tÊn).

1.2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo kÕt qu¶ kh¶o s¸t b»ng thiÕt bÞ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng

1.2.1. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCXD 195 : 1997)

X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc, Qa( tÊn), trong nÒn gåm c¸c líp ®Êt dÝnh vµ ®Êt rêi tÝnh theo c«ng thøc:

Qa = 1.5ÑAp + (0.15NcLc + 0.43 NsLs)Ω - Wp

hay: (4) Qa = mpÑAp + (mfcNcLc + mfsNsLs)Ω - Wp

C¸c ký hiÖu trong c«ng thøc xem tiªu chuÈn TCXD 195: 1997.

Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc theo (4), cßn mét sè tån t¹i cÇn nghiªn cøu:

- C−êng ®é chÞu t¶i lín nhÊt cña ®Êt mòi cäc qp cã thÓ tÝnh ®−îc:

qp= 1.5*50 t/m2 = 75 t/m2 = 7,5 kg/cm2

CT 2

Trong khi ®ã th× trÞ sè giíi h¹n cña qp tõ 40 ÷ 70 kg/cm2. Do vËy, søc chÞu t¶i cho phÐp do mòi cäc rÊt thÊp so víi thùc tÕ;

- Ng−îc l¹i, ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt dÝnh (sÐt) rÊt lín khi trÞ sè N > 30 ÷ 60, cô thÓ nh− sau:

fs = 0,43*Ns > 0,43*(30 ÷ 60) = 12,9 ÷ 25.8 t/m2

Theo chó thÝch ë ®iÒu 3.2.1 cña tiªu chuÈn nµy th× trÞ sè giíi h¹n cña fs ≤ 10 t/m2. Do vËy, søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t bªn gi÷a cäc ®Êt dÝnh (cã N = 30 ÷ 60) rÊt lín so víi thùc tÕ.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn dùa vµo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng (TCXD195 : 1997) vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng 4.

B¶ng 4.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

T.troïng Muõi coïc

thaân coïc

cöïc haïn cho pheùp

Ñoä luùn

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Qu (taán) Qap (taán) Qas (taán) Qu (taán) Qa (taán)

m S (mm) Δ S( %)

àn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

330

707

1811

724

1500

900

2357

943

àu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

3900

368

8061

20487

8195

raven Hotel

600

2,67

460

707

1811

724

rcib-53 Ñoàng khôûi

400

4,00

105

260

104

Bo Caàu Hieäp Phöôùc Ca Ca Se

Qua b¶ng 4, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 71 ÷ 81%. Do vËy, khi lÊy hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn < Qa = 8195 tÊn).

- Søc chÞu t¶i cho phÐp do mòi cäc theo tÝnh to¸n nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ do mòi cäc (kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn Qunt = 2320 tÊn > 1104 tÊn = 368t*3 = Qutt).

1.2.2. Theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ AASHTO 1992 cña Mü

Søc chÞu t¶i cùc h¹n cña cäc khoan nhåi Qu, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

(5) Qu = QS + QT - W

trong ®ã: QS - søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn;

QT - søc chÞu t¶i cùc h¹n do søc chèng mòi;

W - träng l−îng cäc cã kÓ ®Õn lùc ®Èy næi cña n−íc.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn dùa vµo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng (AASHTO 1992) vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng sau:

B¶ng 5

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

Ñoä luùn

T.troïng Muõi coïc

thaân coïc

cöïc haïn cho pheùp

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Qu (taán) Qp (taán) Qs (taán) Qu (taán) Qa (taán)

CT 2

S (mm)

Δ S( %)

aàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

600

168

656

503

201

aàu Ñieân Bieân Phuû

1000 39,6

21,753

2,18

840

184

855

645

258

600 45,9

9,83

1,64

250

343

260

104

aàu Vöôït

1600 47,8

18,74

1,17

900

543

1069

892

357

oàn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

330

149

604

460

184

1500

196

1224

995

398

7266

2400 85,6

1,04

3900

2389

5667

2267

C Caàu Vöôït C B Caàu Hieäp Phöôùc Caàu Myõ Thuaän

Qua b¶ng 5, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt cã sai lÖch so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng -30 ÷ 31%. Nh−ng víi hÖ sè an toµn lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2267 tÊn).

ii. MéT Sè KIÕN NGHÞ B¦íC §ÇU VÒ NéI DUNG TÝNH TO¸N SøC CHÞU T¶I CñA CäC

KHOAN NHåI THEO C¸C TI£U CHUÈN HIÖN HμNH

2.1. §èi víi tiªu chuÈn thiÕt kÕ 20 TCN 21 - 86

Qua nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò tån t¹i vµ nh÷ng nhËn xÐt dùa vµo vÝ dô ¸p dông c«ng thøc tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ nh− ®· nªu, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè mR, mf vµ gãc néi ma s¸t

ϕ cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn thi c«ng cã dïng v÷a bentonite nh− sau:

- HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt d−íi mòi cäc khoan nhåi, mR = 0,9 theo 20 TCN21 - 86, kiÕn nghÞ chän mR = 0,6, ®Ó xÐt ®Õn sù gi¶m søc chèng mòi do bïn l¾ng ®äng ®¸y cäc, ®Êt d−íi ®¸y cäc bÞ x¸o ®éng vµ bÞ nh·o (thay ®æi tr¹ng th¸i);

- HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cña cäc mf = 0,6 theo 20TCN21 - 86, kiÕn nghÞ chän mf = 0,55, ®Ó xÐt ®Õn sùc gi¶m ma s¸t h«ng do ®Êt v¸ch lç khoan bÞ láng ra vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite thµnh líp ¸o sÐt;

o, Bk

o khi tÝnh søc chèng mòi tÝnh to¸n cña ®Êt d−íi mòi cäc khoan nhåi R, cÇn kiÕn nghÞ chän ϕ = ϕ’ – 3o (ϕ’ lµ gãc néi ma s¸t cña ®Êt c¸t tr−íc khi thi c«ng), ®Ó xÐt ®Õn sù gi¶m søc chèng mòi do ®Êt c¸t d−íi ®¸y cäc bÞ x¸o ®éng vµ hÊp phô v÷a bentonite;

- Gi¸ trÞ gãc ma s¸t trong ϕ, dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè α, β, Ak

- Gi¸ trÞ søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc fi, theo b¶ng 2, trang 32, 20TCN21 - 86 khi líp ®Êt i lµ c¸t chÆt th× t¨ng thªm 30%. KiÕn nghÞ kh«ng t¨ng thªm 30% ®Ó xÐt ®Õn sù lµm láng ra cña líp ®Êt c¸t nµy khi khoan t¹o lç vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite;

C«ng thøc (1) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ nh− sau:

o) khi ®Êt mòi cäc lµ c¸t

Φ = m(mR.R.F + uΣmf.fi.li )

o+ α.γ1.Bk

R = 0.65β(γ’1.d.Ak

CT 2

trong ®ã:

o khi ®Êt mòi cäc lµ c¸t;

KiÕn nghÞ lÊy mR = 0,6, mf = 0,55 vµ ϕ = ϕ’ – 3o ;

o, Bk

ϕ lµ gãc néi ma s¸t dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè α, β, Ak

ϕ’ lµ gãc néi ma s¸t cña ®Êt c¸t d−íi mòi cäc tr−íc khi thi c«ng;

fi - tra b¶ng 2, tr32 - 20TCN21 - 86 ®èi víi líp c¸t chÆt, kiÕn nghÞ kh«ng ®−îc t¨ng thªm;

C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy;

KÕt qu¶ tÝnh to¸n víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ ë trªn nh− sau:

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

Ñoä luùn

T.troïng Muõi coïc

thaân coïc

cöïc haïn cho pheùp

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Φ gh (taán) Φ m (taán) Φ h (taán) Φ (taán) Pdn (taán) S (mm)

Δ S( %)

Caàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

600

195

430

581

313

Caàu Ñieân Bieân Phuû

1000

39,6

21,753

2,18

840

207

518

678

367

Caàu Vöôït

600

45,9

9,83

1,64

250

152

209

111

Caàu Vöôït

1600

47,8

18,74

900

543

458

857

428

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

13,373

1,67

330

136

328

426

227

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

475

899

1236

647

Caàu Myõ Thuaän

2400

85,6

1,04

3900

2789

2727

4935

2571

B¶ng 6.

Qua b¶ng 6, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

- Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc khoan nhåi tÝnh to¸n theo c«ng thøc kiÕn nghÞ cã sai lÖch so

víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng - 23 ÷ 22%. Nh− vËy, víi hÖ sè tin cËy ktc = 1.4 ÷ 1.75 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo c«ng thøc kiÕn nghÞ vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2571 tÊn).

2.2. §èi víi tiªu chuÈn TCXD 195 :1997 sö dông sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng

Qua nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò tån t¹i vµ nh÷ng nhËn xÐt dùa vµo vÝ dô ¸p dông c«ng thøc

tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè Kstanϕa vµ Nc cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kÖn thi c«ng cã dïng v÷a bentonite nh−

- Kstanϕa tra theo h×nh 2 – tr303 TCXD195 cã gi¸ trÞ rÊt nhá (≈ 0), cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng

- HÖ sè Nc = 6, theo tiªu chuÈn nµy, sÏ cho gi¸ trÞ søc chèng mòi thÊp h¬n thùc tÕ. Do ®ã cã thÓ ®iÒu chØnh hÖ sè nµy; lÊy Nc = 6[1 + 0,2(h/d)]; Nc ≤ 9 (h – chiÒu dµi cäc ®−îc ch«n trong ®Êt, d - ®−êng kÝnh cäc);

- HÖ sè α tra theo tµi liÖu cña AUSTROADS 1992;

C«ng thøc (2) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ ®Ó tiÖn theo dâi:

1

p p

s s

CT 2

Q = A f + A q u

§èi víi ®Êt dÝ

0.8

s qp = cuNc

nh: f = αc ≤ 1 kg/m2 u

á

0.6 ä

α o s e H

§èi víi ®Êt rêi: f = σ’ K tanϕ = F.σ’ v

0.4

q = σ’ N q

0.2

F = K tanϕ s a

4.0

6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0

KiÕn nghÞ:

Söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc c u (t/m2)

LÊy N = 6[1+0.2(h/d)]; N

H×nh 1.1.

c ≤ 9 (h – cäc ®−îc ch«n trong ®Êt, d - ®−êng

chiÒu dµi

kÝnh cäc);

LÊy F = 20Kstanϕa; F ≤ 0.65;

LÊy α theo h×nh 1-1;

C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ nh− nªu ë

trªn (b¶ng 7):

B¶ng 7.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Ñoä luùn

T.troïng Muõi coïc

thaân coïc cöïc haïn cho pheùp

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Qu (taán) Qp (taán) Qs (taán) Qu (taán) Qa (taán)

S (mm)

Δ S( %)

Caàu thò Ngheø 2

1000

12,66

1,27

600

168

371

495

172

Caàu Ñieân Bieân Phuû

1000 39,6

21,753

2,18

840

184

470

607

215

Teân coâng trình

600 45,9

9,83

1,64

250

230

287

103

1600 47,8

18,74

1,17

900

543

726

1125

363

Caàu Vöôït

13,373

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

1,67

330

149

420

531

190

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

196

929

987

312

Caàu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

3900

2296

4759

6474

2241

Caàu Vöôït

Qua b¶ng 7, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau:

Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc tÝnh theo c«ng thøc ®· ®iÒu chØnh cã sai biÖt so víi søc chÞu

t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 38 ÷ 39%. Nh− vËy, víi hÖ sè an toµn FS = 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho

phÐp theo tÝnh to¸n vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2241 tÊn).

2.3. §èi víi tiªu chuÈn TCXD 195 :1997, sö dông sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng

CT 2

Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i theo ph−¬ng ph¸p nµy, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè mp, mfc vµ mfs cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn thi c«ng cã dïng

v÷a bentonite nh− sau:

- LÊy mp = 1.5 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ®Êt mòi cäc rÊt nhá so víi

thùc tÕ, kiÕn nghÞ chän mp = 2.5;

- LÊy mfc = 0.15 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt rêi

- LÊy mfs = 0.43 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt

C«ng thøc (4) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ ®Ó tiÖn theo dâi:

Qa = 1.5ÑAp + (0.15NcLc + 0.43NsLs)Ω - Wp

trong ®ã:

KiÕn nghÞ lÊy mp = 2.5, mfc,= 0.07, mfs = 0.1;

C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ nh− nªu ë

trªn:

B¶ng 8.

Keát quaû neùn tónh

Keát quaû tính toaùn - söùc c.taûi theo ñ.neàn:

Ñöôøng

Chieàu

Teân coâng trình

Ñoä luùn

T.troïng Muõi coïc thaân coïc cöïc haïn cho pheùp

kính

daøi

Ñænh coïc Töông ñoái Qu (taán) Qap (taán) Qas (taán) Qu (taán) Qa (taán)

mm m S (mm) Δ S( %)

Boàn daàu Hieäp Phöôùc

800

50 13,373

1,67

207

221

330

552

Caàu Hieäp Phöôùc

1500

165

287

304

760

Caàu Myõ Thuaän

2400 85,6

1,04

565

2178

2527

3900

6318

Caraven Hotel

600

2,67

220

260

460

651

400

4,00

Sercib-53 Ñoàng khôûi

110

75

Qua b¶ng 8 nhËn thÊy r»ng: Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc tÝnh theo c«ng thøc ®· ®iÒu chØnh, cã sai lÖch so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 29 ÷ 40%. Nh− vËy, víi hÖ sè an toµn FS = 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2527 tÊn).

iii. KÕT LUËN Vμ KIÕN NGHÞ

Qua c¸c néi dung ph©n tÝch nghiªn cøu ë trªn, cã mét vµi nhËn xÐt vµ kiÕn nghÞ vÒ søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn (thi c«ng bª t«ng cäc trong v÷a bentonite) nh− sau:

CT 2

TÝnh to¸n theo tiªu chuÈn 20TCN21 - 86 cho kÕt qu¶ kh¸ lín so víi thùc tÕ vµ ®Æc biÖt lµ søc chÞu t¶i cña mòi cäc (khi mòi cäc n»m trong tÇng c¸t). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.1 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ.

Theo tiªu chuÈn TCXD195:1997 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng) cho kÕt qu¶ kh¸ bÐ so víi thùc tÕ vµ ®Æc biÖt lµ søc chÞu t¶i cña cäc do ma s¸t h«ng (khi líp ®Êt ë h«ng cäc lµ tÇng c¸t). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.2 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ.

Theo tiªu chuÈn TCXD195 :1997 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng) cho kÕt qu¶ rÊt lín so víi thùc tÕ (®Æc biÖt søc chÞu t¶i cña cäc do ma s¸t h«ng rÊt lín cßn søc chÞu t¶i cña mòi rÊt bÐ). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.3 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ.

Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Ng« Ch©u Ph−¬ng. Nghiªn cøu gi¶i ph¸p xö lý c¸c sù cè th−êng x¶y ra cho cäc khoan nhåi vµ gi¶i ph¸p tÝnh to¸n cäc khoan nhåi ë ViÖt Nam.LuËn ¸n cao häc 6/1999.

[2]. Mãng cäc – Tiªu chuÈn thiÕt kÕ - 20TCN 21 – 86.

[3]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cäc khoan nhåi TCXD 195:1997.

[4]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ AASHTO 1992 cña Mü

[5]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ AUSTROADS :1992 cña óc.

[6]. KÕt qu¶ nÐn tÜnh cña c¸c dù ¸n: cÇu Mü ThuËn, cÇu HiÖp Ph−íc, cÇu ThÞ NghÌ 2, cÇu §iÖn Biªn Phñ, cÇu v−ît NguyÔn H÷u C¶nh, Bån dÇu HiÖp Ph−íc, Caraven Hotel, Sercib-53 §ång Khëi, Bån dÇu HiÖp Ph−íc khu vùc phÝa Nam(cid:161)

Cßn tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn AUSTROADS:1992 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng) vµ AASHTO:1992 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng) cho kÕt qu¶ rÊt kh¸ gÇn víi thùc tÕ. KiÕn nghÞ cã thÓ dïng tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn.

Báo cáo khoa học: "MộT Số VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN VIệC TíNH TOáN SứC CHịU TảI CọC KHOAN NHồI THEO TIÊU CHUẩN HIệN HàNH Và MộT Số TIÊU CHUẩN KHáC"

MéT Sè VÊN §Ò LI£N QUAN §ÕN VIÖC TÝNH TO¸N

SøC CHÞU T¶I CäC KHOAN NHåI THEO TI£U CHUÈN

HIÖN HµNH Vµ MéT Sè TI£U CHUÈN KH¸C

ThS. Ng« ch©u ph−¬ng

B¶ng 1.

600

718

840

829

250

262

900

1170

330

524

1556

3900

7355

9749

5322

600

718

840

829

250

262

900

1170

330

524

1556

3900

7355

9749

5322

B¶ng 3.

600

718

840

829

250

262

900

1170

330

524

1556

3900

7355

9749

5322

B¶ng 4.

B¶ng 5

1

0.8

á

0.6

ä

α o s e H

0.4

0.2

4.0

6.0

8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0

Söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc c u (t/m2)

H×nh 1.1.

B¶ng 7.

B¶ng 8.

330

552

760

3900

6318

460

651

110

75

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới