BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
----------------------------------------------------------------
TRẦN MINH TUẤN
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY
THẾ CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ
TÔNG LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MÓNG
CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN
THẠNH HÓA, TỈNH LONG AN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8.58.02.01
Long An, năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
----------------------------------------------------------------
TRẦN MINH TUẤN
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY
THẾ CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ
TÔNG LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MÓNG
CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN
THẠNH HÓA, TỈNH LONG AN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8.58.02.01
Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ ĐẠI THẮNG
Long An, năm 2020
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí
khoa học và công trình nào khác.
Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ
ràng./.
Tác giả
TRẦN MINH TUẤN
ii
LỜI CẢM ƠN
Xin cám ơn Thầy TS. Đỗ Đại Thắng, Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình
thành nên ý tưởng của đề tài và đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu
đồng thời, thầy là người đã tận tụy giúp tôi hệ thống hóa lại kiến thức quản lý và định
lượng phân tích và hiểu biết thêm về nhiều điều mới trong quá trình nghiên cứu luận
văn này.
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã
nhận được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến tập
thể và các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô thuộc Phòng đào tạo sau đại học trường
Đại Học Kinh tế Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình
học và nghiên cứu khoa học tại đây.
Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực
của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô
chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả
TRẦN MINH TUẤN
iii
NỘI DUNG TÓM TẮT
Hiện nay, các công trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện
Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: công trình xây dựng ở các khu
vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hòa…trên vùng đất yếu với móng
trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an toàn và tốn
kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm.
Vài năm gần đây, nhiều công trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử
dụng phương pháp sử dụng cọc bê tông để xây dựng các dự án công trình dân dụng, đặc
biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Thạnh Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà nên
độ lún rất cao. Hầu hết các công trình ở đây đều ép cọc bê tông chống lún, công trình nào
không ép đều bị lún, nứt.
Trong thi công các cọc bê tông thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo
các yêu cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Cọc bê tông ly
tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có thể đóng sâu
vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử dụng ít cọc trong một
đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về kinh tế.
iv
ABSTRACT
Currently, the construction works invested and used in Thanh Hoa district are
quickly damaged, manifested by the phenomena: construction works in areas such as the
headquarters of the People's Committee of Thanh Phu Commune, Thuan Nghia Hoa ... on
soft ground with foundations on natural ground that are easy to subside and crack. All of
these phenomena are unsafe and costly to carry out regular repair and maintenance work
every year.
In recent years, many civil works in Long An province have started using the
method of using concrete piles to build civil engineering projects, especially in some new
areas such as Moc district. Hoa, which is used to build houses and ponds, makes the
settlement very high. Most of the works here have forced concrete piles to prevent
subsidence, the works that were not pressed were sunk or cracked.
In the construction of concrete piles, prestressed centrifugal concrete piles still meet
the technical requirements and have the lowest cost due to the use of less material.
Prestressed centrifugal concrete piles have a hardness greater than ordinary reinforced
concrete piles, so they can be driven deeper into the ground than take advantage of the
load capacity of the ground, resulting in fewer piles in a foundation. Reduced foundation
construction costs lead to economic benefits.
v
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU, BIỂU ĐỒ ........................................................
PHẦN MỞ ĐẦU ..........................................................................................................
CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG.
1.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 16
1.2 Phương Pháp tính toán. ........................................................................................ 17
1.3 Phương pháp thi công cọc BTCT ......................................................................... 24
1.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc BTCT ............................................................... 26
CHƯƠNG 2: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
2.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 27
2.2 Phương Pháp tính toán cọc ly tâm ULT ............................................................... 28
2.3 Phương pháp thi công cọc ly tâm ULT ................................................................. 32
2.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc ly tâm ƯLT ....................................................... 39
CHƯƠNG 3: SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VÀ CỌC BTCT LY
TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
3.1 Ưu khuyết điểm các phương pháp cọc.................................................................. 41
3.2 Đánh giá so sánh chi phí và phương pháp thi công cọc ........................................ 41
3.3 Đề xuất giải pháp tối ưu lựa chọn cọc .................................................................. 46
CHƯƠNG 4: VÍ DỤ TINH TOÁN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC LOẠI CỌC
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ.
4.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế
xã hội tỉnh Long An ................................................................................................... 47
4.2. Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Hoá .................................. 48
4.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Thạnh Hoá ..................................................... 48
4.4 Ứng dụng cọc ly tâm tại công trình trên địa bàn huyện......................................... 51
4.5. Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp ........................................ 60
KẾT LUẬN ..................................................................................................................
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................
PHỤ LỤC .....................................................................................................................
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG
Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc 19
Bảng 2.1 Kích thước cọc 30
Bảng 2.2 Bảng quy định sai lệch kích thước của cọc PC, PHC 31
DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ
ĐỒ THỊ VÀ TÊN ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ TRANG HÌNH VẼ
Hình 1.1 Phương án cọc trước truyền thống 17
Hình 1.2 Phương án cọc BTCT 18
Hình 1.3 Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S = f (P) 20
Hình 2.1 Cọc BT ứng lực trước PC, PHC 30
Hình 2.2 Máy sàn cát 34
Hình 2.3 Máy rửa đá 34
Hình 2.4 KCS kiểm tra thép 34
Hình 2.5 KCS kiểm tra nòng thép 34
Hình 2.6 Căng dự ứng lực 35
Hình 2.7 Đúc cọc ống theo phương pháp ly tâm 35
Hình 2.8 KCS kiểm tra phân loại cọc ngay khi tháo khuôn 35
Hình 2.9 Máy ép tĩnh theo phương pháp cổ điển 36
Hình 2.10 Máy đóng cọc 36
Hình 2.11 Máy khoan tạo lỗ cọc 37
Hình 2.12 Máy Robot đóng cọc 38
Hình 2.13 Mối nối cọc ly tâm dự ứng lực có bản mã 40
Hình 3.1 Máy bị lún nghiêng do mặt bằng yếu 43
Hình 3.2 Máy bị lún do mặt có nước 43
Hình 4.1 Bản đồ hành chính tỉnh Long An 48
Hình 4.2 Trường THPT Thạnh Hóa 53
Hình 4.3 Qúa trình triển khai thi công 53
Hình 4.4. Mặt cắt địa chất công trình 54
vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT
STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ
CĐT Chủ đầu tư 1
BQLDA Ban quản lý dự án 2
UBND Ủy ban nhân dân 3
Ban quản lý các công trình xây dựng BQL các CTXD 4
BCH Bảng câu hỏi 5
CCS Các cộng sự 6
TVTK/GS Tư vấn thiết kế/giám sát. 7
VĐKT Vải Địa Kỹ Thuật 8
LĐKT Lưới Địa kỹ thuật 9
CXMĐ Cọc xi măng đất 10
DANH MỤC VIẾT TẮT TIẾNG ANH
STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ
AFTA ASEAN Free Trade Area 1
SPSS Statistical Package for the Social Sciences 2
Essential for geotechnical professionals. 2D & 3D finite
PLAXIS element software for geotechnical analysis of deformation 3
and stability of soil structures.
SLOPE /W V.5 là một trong 6 phần mềm Địa kỹ thuật trong SLOPE 4 bộ GEO –SLOPE
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1.Sự cần thiết của đề tài:
Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước
và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải
quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn. Việt
Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Mê Kông. Nhiều
thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với
những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển.
Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên
tiến để xử lý nền đất yếu.
Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất
yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người
ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất,
giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình.
Đối với đồng bằng Nam Bộ. Ngoại trừ trầm tích Đệ tứ khu vực, vùng cao phía
đông bắc, bắc có nền tầng đất cứng vì chúng là hệ trầm tích phù sa Pleistocen gồm có:
các tầng sét, sét cát, cát bột sét. Ví dụ như Mộc Hóa, Đức Hòa, Đức Huệ (Long An),
một phần Tây Ninh và quận 1, 3, 10, 12, Phú Nhuận, Tân Bình, Gò Vấp, . . .(TP. Hồ
Chí Minh); còn lại, hầu hết đất có độ cao 0 - 1m so mặt biển là đất nền hơi yếu, yếu,
thậm chí rất yếu. Vì chúng nằm hầu hết trên vùng đầm lầy biển cũ, chiều sâu phẫu diện
xuống 30 – 40m vẫn là lớp bùn nhão lẫn hữu cơ rừng lầy ngọt.( Trích số liệu hồ sơ địa
chất thuỷ văn Tp.HCM – 2002, Viện thuỷ lợi Miền Nam).
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có
cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn
(e >1), có môđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây
dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ
phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có
mục đích cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch,
rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng xây dựng công trình
trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của
nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
2
Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều
kiện như: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất.v.v. Với từng điều kiện cụ thể mà
người thiết kế đưa ra biện pháp xử lý hợp lý.
Thực hiện Chương trình mục tiêu Quốc Gia về xây dựng Nông thôn mới giai
đoạn 2016-2020 của Thủ Tướng Chính Phủ được ban hành kèm theo Quyết định số
1600/QĐ-TTg ngày 16/8/2016, ban hành kèm theo các quy định, hướng dẫn đối với
các tiêu chí xây dựng Nông thôn mới áp dụng thực hiện trên địa bàn tỉnh Long An (đối
với các công trình dân dụng kiểu mẫu và cầu đường giao thông nông thôn).
Hiện nay, các công trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện
Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: công trình xây dựng ở các khu
vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hòa…trên vùng đất yếu với móng
trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an tòan và tốn
kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm.
Vài năm gần đây, nhiều công trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử
dụng phương pháp sử dụng cọc bê tông để xây dựng các dự án công trình dân dụng, đặc
biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Mộc Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà nên
độ lún rất cao. Hầu hết các công trình ở đây đều ép cọc bê tông chống lún, công trình nào
không ép đều bị lún, nứt.
Hầu như các công trình xây dựng trước kia vẫn thường sử dụng cọc bê tông cốt thép
thông thường và đã có rất nhiều các sự cố công trình mà nguyên nhân là do nền móng của
công trình không đảm bảo khả năng chịu tải. Việc gia cố và sửa chữa gặp rất nhiều khó
khăn cũng như tốn rất nhiều kinh phí. Hiện nay đã và đang phát triển cọc bê tông ly tâm
ứng lực trước có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với cọc bê tông côt thép thường. Với việc
ứng suất trước trong cọc đã làm
cho cọc cứng hơn, khả năng chịu kéo của bê tông tăng nên làm cho cọc không nứt vì
thếtăng khả năng ăn mòn và do cọc sử dụng cốt thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép
giảm dẫn đến giảm chi phí. Mặt khác cọc có khả năng đóng sâu vào nền đất hơn cọc bê
tông cốt thép thường vì thế tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền nên sẽ làm giảm
số lượng cọc trong đài, sẽ làm giảm kích thước đài dẫn đến giảm chi phí sản suất cọc cũng
như chi phí thi công ép cọc.
Trong các công trình xây dựng lúc giaiđoạn khảo sát thi công phục vụ cho công tác thiết
kế, trong đó có liên quan đến phần thiết kế móng đưa ra quyết chọn loại cọc nào cho phù
hợp. Trong trường hợp thiết kếmóng có nhiều phương án thiết kế cần cân nhắc kỹ trước
3
khi đưa ra quyết định sử dụng cọc Barrette, khoan nhồi, cọc bê tông cốt thép thường hoặc
cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
Trong thi công các cọc bê tông thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo các yêu
cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Nếu làm bảng so sánh giá
giữa cọc bê tông đúc tại công trường và bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ có sự chênh lệch
giá khoảng 20% giá trị (bê tông ly tâm ứng suất trước rẻ hơn, trích bài báo “so sánh chi
phí cọc bê tông của nhà máy bê tông Phan Vũ – 2015” ).
2.Mục tiêu nghiên cứu:
2.1 Mục tiêu chung
- Tính toán chi phí sản xuất , thi công, hoàn thiện cọc bê tông cốt thép thường và so sánh
với giá của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra.
- Tính toán cụ thể về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bêtông cốt
thép thường trong cùng một địa chất và có độ sâu ép cọc .
2.2 Mục tiêu cụ thể
Sau khi thu thập tài liệu, tiêu chuẩn trong và ngoài nước. Tác giả đã tiến hành nghiên cứu
về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước về khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước và cọc bê tông cốt thép thường trên các công trình ở địa bàn huyện Thạnh Hóa. Từ
đó so sánh và đưa ra những nhận xét lợi ích về khả năng chịu tải cũng như lợi ích về kinh
tế.
3.Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu:
So sánh ứng dụng cụ thể phương pháp và hiệu quả của hai loại cọc bê tông cốt
thép thường và bê tông ly tâm ứng lực trước cho các công trình xây dựng dân dụng
trên đia bàn huyện Thạnh Hóa.
4. Phạm vi nghiên cứu
4.1 Phạm vi về không gian địa điểm:
Các công trình xây dựng dân dụng trên địa bàn huyện Thạnh Hóa sử dụng cọc bê
tông cốt thép thường và cọc bê tông ly tâm.
4.2 Phạm vi về thời gian:
Nghiên cứu các công trình đã và đang xây dựng trên địa huyện Thạnh Hóa từ
năm 2016 -2019 có sử dụng phương án cọc bê tông thường và cọc bê tông ly tâm.
4
5. Câu hỏi nghiên cứu
- Cọc đóng vào cùng địa chất với cùng một độ sâu thì khả năng chịu tảicủa cọc
bê tông nào tốt hơn ?
- Các công trình ở khu vực nào của huyện Thạnh Hóa sử dụng phương án móng
cọc là hiệu quả ?
-Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường chênh lệch bao nhiêu với 1m cọc bê
tông ly tâm ULTmà nhà máy đưa ra ?
- Khả năng chịu kéo của bê tông trong cọc bê tông ly tâm ULT sovới bê tông
trong cọc BTCT thường ?
6.Những đóng góp mới của luận văn
6.1 Đóng góp về phương diện khoa học
Trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt
hạn chế. Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến
dạng không tương thích giữa thép và bê tông. Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông
trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảmkhả năng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm
giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong cácmôi trường ăn mòn mạnh.
Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thi ta sử dụng cọc bê
tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm đã đưa ra.
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng
suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt).Do bê tông được ứng
suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặcchắc chịu được tải trọng cao
không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate. Do sử
dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đếntrọng lượng của
cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước
có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thépthường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn
tận dụng khả năng chịu tải của đất nềndẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn.
Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến
có lợi về kinh tế.
Địa chất huyện Thạnh Hoá chủ yếu là trầm tích phù sa non trẻ, nên vấn đề sử
dụng phương án thiết kế cọc BTCT là điều thiết yếu. Nhưng trước đây các công trình
thường hay sử dụng cọc BTCT vuông đổ tại chỗ như Uỷ ban nhân dân huyện Thạnh
Hoá, Trường THPT Thạnh Hoá,… Cọc BTCT đổ tại chỗ có khuyết điểm là khó kiểm
tra chất lượng, độ bền cơ học kém, cho nên tác giả nghiên cứu đề xuất sử dụng cọc
5
BTCT ly tâm ứng lực trước nhằm giải quyết những khó khăn đó. Nhằm đem lại chất
lượng cho các công trình chuẩn bị thi công trên đại bàn huyện có các phương án ứng
dụng công nghệ khả thi.
6.2 Đóng góp về phương diện thực tiễn
Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và
ngoài nước về bê tông ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng
lực trước. Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
chocác công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Long An.
Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước vàđiều
kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quảcao.
7.Phương pháp nghiên cứu: Để nghiên cứu đề tài trên, tác giả dự kiến sử dụng một
số phương pháp như sau:
- Phương pháp giải tích.
- Phương pháp khảo sát thực tế.
- Phương pháp so sánh.
1.Về sức chịu tải thì có các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc gồm:
- Phương pháp tra bảng thống kê
- Phương pháp tính theo cường độ.
- Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
- Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.
- Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động.
2.Về lợi ích kinh tế :
Tính toán chi phí sản xuất cọc bê tông cốt thép thường và so sánh với giá của cọc bê tông
ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra.
8. Tổng quan các công trình nghiên cứu trước
8.1 Các nghiên cứu trong nước:
Các bài báo như : “ nghiên cứu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước” Do tác giả Lê Văn
Sắc & Phạn Văn Hiệp có đề xuất việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thay
thế cọc bê
tông cốt thép thường cho các công trình xây dựng. Từ đó giảm giá thành xây dựng cho
các côngtrình mang lại lợi ích kinh tế cao.
Đề tài nghiên cứu “phương pháp tính toán và thiết kế móng cọc xi măng - đất kết hợp
6
với móng bè cho công trình cao tầng loại I“ Do tác giả Nguyễn Thạc Vũ đề tài nghiên
cứu và đưa ra phương pháp tính toán móng cọc xi măng – đất kết hợp với móng bè cho
các công trình dân dụng vừa và cao tầng loại 1 (9-16 tầng) trên cơ sở kết hợp lý thuyết
tính toán của các tác giả trong, ngoài nước và ứng dụng phần mềm etabs v9.14 . kết
quả nghiên cứu nếu được mở rộng và áp dụng vào thực tế sẽ góp phần hạ thấp giá
thành xây dựng công trình và giải tỏa được cơn sốt giá cả nguyên vật liệu hiện nay.
Đề tài “Giới thiệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước”Do tác giả Nguyễn Văn Tiếng
Nghiên cứu về các loại cọc dùng trong xây dựng và ứng dụng của cọc bê tông ly tâm
ULT.
Các đề tài có nghiên cứu sơ lược, nhưng vấn đề sử dụng tối ưu hoá cụ thể so sánh cho
vùng đất cụ thể như trên địa bàn huyện Thạnh Hóa là chưa có tác giả nghiên cứu. Cho
nên đề tài “ nghiên cứu giải pháp tối ưu cọc bê tông ly tâm và cọc bê tông thường ứng
dụng gia cố nền móng cho công trình trên địa bàn huyện Thạnh Hóa” là đề tài mới.
8.2 Các nghiên cứu ở nước ngoài
“Nghiên cứu Ứng dụng cọc ly tâm cho công trình cao tầng – Nhật Bản”.Do cọc được
sản xuất theo tiêu chuẩn nhật bản Jiss 5373: 2004; nên thường sản xuất trước trong nhà
máy rất nhiều các loại chiều dài đểtổhợp cho linh hoạt ngoài công trường lên có
thểthay đổi tổhợp khi ép cọc nhanh chóng ngay tức thì cho tiết kiệm vật liệu các khu
vực đất cứng cọc không xuống được hết chiều dài theo thiết kế ban đầu hoặc có thểkéo
dài tổ hợp với các khu vực cọc xuống sâu hơn thiết kế.
7
CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG.
1.1 Giới thiệu chung cọc bê tông cốt thép (BTCT)
Hiện nay, người ta đã dần bỏ qua cọc gỗ và các phương pháp xử lý nền móng
khác và thay bằng cọc bê tông. Nó có những ứng dụng rất tốt trong việc đảm bảo chất
lượng công trình hay tiết kiệm chi phí thi công . Chi phí đóng cọc bê tông thì lại rẻ hơn
bởi nó tiết kiệm được thời gian và công sức. Bên cạnh đó, cọc gỗ ngày nay không còn
đáp ứng được những yêu cầu của nền móng nữa.Chi phí của cọc bê tông có thể thay
đổi dựa trên tải thiết kế, kích thước và chiều dài yêu cầu; Nhận được tải trọng công
suất cần thiết mà không có phí tổn vật liệu lãng phí.
Hình 1.1a Phương án cọc tre truyền thống
Nhờ có độ bền cao, khả năng chịu tải trọng lớn từ công trình truyền xuống, nên
cọc bê tông cốt thép được ứng dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và công
nghiệp.
Là loại vật liệu không thể thiếu ở những ngôi nhà có diện tích lớn hay nhà nhiều
tầng, nhà công nghiệp có tải trọng lớn, cọc bê tông cốt thép đúc sẵn có khả năng chống
lại sự xâm thực của hóa chất hòa tan trong nước dưới nền. Mặt khác, cọc bê tông cốt
thép đúc sẵn là loại cọc được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong các loại móng sâu
và có khả năng chịu lực ngang rất tốt.
Mặt khác, độ lún của cọc bê tông cốt thép đúc sẵn rất nhỏ, gần như không đáng kể nên
ít gây biến dạng cho công trình, không gây ảnh hưởng đến công trình bên cạnh nên
bạn có thể dùng ở các dự án trong nội thành, có mật độ xây dựng dày đặc cũng không
8
vấn đề gì.
Hình 1.1b Phương án cọc BTCT
Sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn trong thi công móng còn giúp giá thành
hạ xuống, tiết kiệm chi phí đáng kể. Đồng thời, nhà thầu có thể thi công nhanh chóng,
đảm bảo tiến độ, chất lượng công trình, ít phụ thuộc vào yếu tố thời tiết nên dù dự án
lớn đến đâu cọc bê tông cốt thép đúc sẵn vẫn có thể đáp ứng.
Khi tải trọng công trình không nhỏ, và các lớp đất gần bề mặt không tốt thì giải
pháp móng nông sẽ có độ lún lệch lớn, hơn nữa để đảm bảo điều kiện an toàn về sức
chịu tải thì kích thước móng phải rất lớn. Khi giải móng nông trên nền thiên nhiên tỏ
ra không hiệu quả thì ta có thể gia cố nền tuy nhiên giải pháp gia có nền vẫn chưa tỏ ra
hiệu quả hoặc quá tốn kém thì giải pháp móng cọc là một sự lựa dễ dàng.
Cọc bê tông cốt thép thường có mác bê tông là mác 250 đến mác 350. Với loại
cọc này tiết diện cọc chủ yếu nằm trong loại cọc nhỏ, là loại nhỏ hơn 45x45cm sức
chịu tải của cọc theo vật liệu vì vậy cũng không lớn. Cọc nhỏ thường là giải pháp tối
ưu cho công trình có tải trọng không lớn, khi tải trọng chân cột lớn, đòi hỏi nhiều cọc
trong một nhóm cọc do đó đài cọc rất lớn và việc bố trí đài cọc trong công trình ngầm
cũng gặp khó khăn. Về quy cách phải đáp ứng như : Loại cọc, cấu tạo cọc; Chiều dài
cọc, cao độ mũi cọc, cao độ đầu cọc; Số lượng cọc; Sức chịu tải của từng cọc và tỷ lệ
% cọc cần thí nghiệm kiểm tra tại hiện trường; Lớp bảo vệ cốt thép cho cọc để chống
ăn mòn do xâm thực.
1.2 Phương Pháp tính toán
Cọc bê tông cốt thép thường có dạng hình vuông. Cạnh cọc thường gặp ở Việt
9
Nam hiện nay là 0,2 ÷0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ hơn 12m vì chiều dài tối
đa của 1 cây thép là 11,7m. Bê tông dùng cho cọc có mác từ 250 ÷350 (tương
đương cấp độ bền (B20 ÷B25). Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc BTCT
thường được tính theo công thức:
(1.1)
Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.
(cid:31) – hệ số uốn dọc. Tra bảng 1.1
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc
Trong đó:
b: Là cạnh cọc vuông.
d: Đường kính cọc tròn.
Ltt : chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp đất yếu bên
trên.
1.2.1 Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn.
1.2.1.1 Phương pháp tra bảng thống kê
Phương pháp này dựa trên quy phạm CHNΠ2.02.03.85 của Liên Xô
Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là.
(1.5)
Trong đó:
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là.
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.
10
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc.
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc.
Kat = 1,75 cho móng dưới cọc.
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt
bên
hông.
(1.6)
Trong đó:
mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát.
mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy mf = (0,9 ÷1) cho cọc,
mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi.
Qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng.
fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc.
Fc – tiết diện cọc.
Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc.
Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời)
thì quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh.
B: Độ sệt.
Df: độ chặt tương đối.
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau.
Trường hợp trong cát.
(1.7)
Trong đó:
A,B - tra bảng
γ ‘,γ - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc.
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc.
Trường hợp trong sét.
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.
11
1.2.1.2 Phương pháp tính theo cường độ.
(1.8)
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
1.2.2 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs.
1.2.2.1 Sức chịu tải của mũi cọc (qp).
a. Theo phương pháp Terzaghi.
(1.9)
(1.10)
b. Theo phương pháp Meyerhof
c. Theo TCVN 205-1998.
1.2.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT).
Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm,
đóng bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số
búa
để đóng cho từng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, chỉ
dùng
giá trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).
12
Trong đó:
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số búa dưới mũi cọc.
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc.
Hệ số an toàn áp dụng cho công thức trên là 2,5 ÷3,0.
1.2.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2
trong đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất.
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc.
qm = Kr.Rp
Trong đó:
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc.
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc
thường và Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi.
Hệ số an toàn cho mũi cọc được lấy FS = 3.
Khả năng ma sát xung quanh.
Được tính cho từng lớp i mà cọc xuyên qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong
trường hợp này thay đổi khá lớn.
Cọc bê tông α = (30 ÷40) cho sét từ yếu đến cứng. α = 150 cho cát.
Cọc khoan nhồi α = (15 ÷35) cho sét từ yếu đến cứng. α = (80 ÷120) cho cát.
Hệ số an toàn cho ma sát được lấy FS = 2.
1.2.5. Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.
Đây là phương pháp chính xác nhất để xác định khả năng chịu tải của cọc đơn,
tuy nhiên phương pháp này thực hiện phức tạp và tốn kém nhiều kinh phí.
Quy định đòi hỏi số lượng cọc phải tiến hành công tác thử nén tĩnh (3 ÷5)% số
lượng cọc thiết kế.
13
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Qu theo thiết kế.
Tương quan độ lún S theo lực nén P cho ta xác định giá trị phá hoại sức chịu tải
cực hạn của cọc Qu.
Trị số giới hạn Qu được xác định như sau:
Trong điều kiện đất tốt, giá trị Qu được xác định ngay trên đoạn cong rõ rệt của
biểu đồ.
Hình 1.2: Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S =f(P)
1. Đối với cọc chống; 2. Đối với cọc ma sát
Trong điều kiện đất yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thì giá trị Qu có thể
được chọn tại độ lún 0,1 [ ]ghx SΔ= .
Trong trường hợp tải trọng của cọc quá lớn không thể thực hiện để đạt đến giá trị
xác định tải trọng giới hạn thì ta có thể dùng phương pháp của Davisson như sau:
Qu được xác định tại giao điểm của biểu đồ với đường thẳng S có phương trình
biểu diễn.
1.2.6. Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động.
Công tác thử động được thực hiện cho trường hợp thi công bằng búa đóng. Búa
được chọn để có thể tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc.
Năng lượng búa:
Và thỏa điều kiện:
14
Trong đó:
Wb – Trọng lượng búa.
Wc – Trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc.
K – hệ số tra bảng 1.1.
Bảng 1.1
Độ chối giả
Đối với đất sét do đặc tính nhạy
nên các màng nước bao xung quanh hạt
sẽ bị phá hoại khi đóng búa, làm cho đất
bị phá hoại cấu trúc và trở nên yếu đi, do
đó càng đóng búa nhanh trong đất sét
cọc càng dễ xuống, độ chối tăng lên,
người ta gọi là độ chối giả. Ngưng lại
một thời gian, đóng tiếp cọc khó xuống
hơn do đất sét có khả năng phục hồi.
Ngược lại trong đất cát, càng đóng
nhanh cọc càng khó xuống do ứng suất
bị dồn nén ngay tại mũi cọc trở nên rất
cứng và cản trở cọc khó xuống được, ta
cũng có độ chối giả. Ngưng lại thời gian
để cát ở dưới mũi cọc giãn ra cọc đóng sẽ
xuống được
Hình 1.5: Thí nghiệm thử động
Để thử độ chối của cọc khi đóng cọc ta cần phải nghỉ một thời gian như sau: 3 ngày
15
cho cát và 5 - 7 ngày cho đất sét.
Do độ chối của một búa được lấy trung bình của 10 búa liên tiếp, ta suy ra sức chịu tải
cực hạn của cọc xác định theo công thức sau:
Công thức tổng quát.
1.3 Phương pháp thi công cọc BTCT:
Cọc hạ bằng búa (búa diezen, búa treo, búa hơi)
Cọc hạ bằng máy ép.
Cọc hạ bằng phương pháp xoắn (còn gọi là cọc xoắn) thường là cọc thép hoặc
cọc có đầu xoắn bằng thép.
Cọc hạ bằng phương pháp xói nước.
Cọc hạ bằng máy chấn động .
1.3.1 Cọc hạ bằng búa (búa rung , búa hơi, búa diezen ).
1.3.1.1 Búa rung.
Búa rung là loại búa khá đa năng. Búa rung có nguyên lý làm việc và các thành
phần thiết bị khác hẳn với búa hơi. Giữa búa và cọc không có mũ cọc, thay vào vị trí
đó là kẹp. Búa rung thường có tần số rung lớn nhất trong khoảng 15 ÷30 Hz (900
÷1800 vòng/phút) moment lệch tâm trong khoảng 0,25 ÷1,13 kNm, năng lượng trong
khoảng 50 ÷120 kW. Thiết bị này thường chỉ phù hợp với cọc thép (dạng bản).
16
1.3.1.2 Búa hơi đơn động.
Búa này được đẩy lên bằng năng lượng hơi chiều cao rơi búa H là cố định.
1.3.1.3 Búa diezen đơn động và song động.
Búa này được đẩy lên bằng năng lượng do diezen cháy chiều cao rơi búa H là
thay đổi phụ thuộc vào sức kháng của đất nhược điểm của búa này là: Tiếng nổ lớn (do
diezen phát cháy), khí do diezen cháy gây ô nhiễm môi trường.
1.3.2. Chọn sơ bộ búa đóng cọc.
Với búa đóng cọc ta cần chọn búa phù hợp để sao cho dễ đóng mà lại không
gây hư hại cho cọc. Búa nhẹ nhất có trọng lượng khoảng 0,9 kN và năng lượng biểu
kiến là 1,4kN. Búa nặng nhất có trọng lượng tới 1500kN và năng lượng biểu kiến tới
3000kN.
Cách chọn búa sơ bộ:
Tại độ sâu thiết kế mũi cọc, độ chối hợp lý là e = 3,8 ÷8 mm. Suy ra số nhát đập
để cọc đi được 250 mm là N250 = 250/e = 31 ÷66 nhát. Số nhát đập để cọc đi được 1m
là N1000 = 125 ÷260 nhát. Năng lượng hữu hiệu của búa nên chọn là:
(1.3)
Trong đó:
Pu – sức kháng cực hạn của đất lên cọc ở độ sâu thiết kế
Năng lượng (biểu kiến) của búa là:
Ebúa = (REbúa)/r (1.4)
Trong đó:
r – phần trăm năng lượng hữu ích mà đầu cọc nhận được tạm lấy r = 75%.
1.2.3 Cọc hạ bằng máy ép.
Nguyên lý của công tác ép cọc tương tự như thí nghiệm xuyên tĩnh hay thí
nghiệm nén tĩnh trong đó người ta dùng kích để ép cọc đi xuống với một tóc độ nào đó
đối trọng trong công tác ép cọc thường là những khối bê tông. Để ép được cọc xuống
độ sâu thiết kế, lực ép (là lực bán tĩnh) phải thắng được sức kháng cực hạn của đất lên
cọc có nghĩa là: Pépcọc ≥ Pu (Pu là sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền).
Với cọc trong đất dính, Pép cọc có thể nhỏ hơn vì quá trình ép làm xáo trộn và
giảm sức chịu tải của đất sét. Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian nào đó cọc sẽ lấy
lại được sức chịu tải. Ngược lại với cọc trong đất cát, Pépcọc có thể lớn hơn nhiều so
với tính toán.
17
1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình thi công cọc đến sức chịu tải của cọc
1.3.3.1 Cọc trong đất sét.
Khi thi công cọc, đất sét S bị xáo trộn, do đó sức kháng cắt không thoát nước của
đất sét tạm thời giảm xuống. Tuy nhiên, sau một thời gian dài cọc nghỉ, áp lực nước lỗ
rỗng dư sẽ tiêu tán dần, ở đa số đất sét sẽ có hiện tượng sức kháng cắt sẽ phục hồi một
hoặc toàn phần theo thời gian. Với cọc nhồi nếu ta không giữ thành bằng dung dịch
(bentonite hoặc polyme), có thể có những tảng, cục sét bị lở, đặc biệt nếu chúng lở
trong quá trình đổ bê tông thì chất lượng bê tông kém đi. Sức kháng cắt của đất sét
xung quang cọc sẽ bị giảm do hút ẩm tứ nước thừa trong quá trình đông kết bê tông.
Còn nếu khi khoan cọc nhồi có sử dụng dung dịch, mà đáy lỗ khoan lại không
được vệ sinh sạch sẽ mùn khoan trước khi đổ bê tông, thì sức kháng mũi giảm đi rất
nhiều. Tuy nhiên bê tông tươi trong cọc nhồi lại có một ưu điểm khác là: Xi măng sẽ
có phản ứng hóa học với đất sét xung quanh (người ta tận dụng phản ứng này trong
việc gia cố đất sét bằng xi măng hoặc vôi). Hơn nữa, thành phần của cọc nhồi thường
sần sùi hơn so với cọc đúc sẵn, do đó sức kháng được cải thiện một phần
Với đất dính bão hòa nước, ta nên sử dụng sức kháng cắt không thoát nước Su .
(tức là cu) để dự báo sức chịu tải của cọc vì đây là trường hợp nguy hiểm hơn.
Khi có tải trọng tác dụng, toàn bộ tải trọng sẽ do nước lỗ rỗng dư tiếp nhận. Với
đất dính thoát nước kém nước lỗ rỗng dư tiêu tán cực kỳ chậm (coi như không tiêu 16
tán). Do đó thời gian đầu, ứng suất hữu hiệu σ’ không đổi, cho nên sức kháng cắt
không đổi. Vì vậy ta sử dụng Su để tính toán.
Sau một khoản thời gian dài, nước lỗ rỗng sẽ tiêu tán dần, và do đó tải trọng bên
ngoài sẽ truyền dần lên hạt đất. ứng suất hữu hiệu σ’ tăng lên, làm cho sức kháng cắt
cũng tăng lên. Như vậy, độ an toàn của công trình cũng tăng lên.
Tóm lại thời điểm nguy hiểm nhất với đất dính là khi công trình vừa thi công
xong, nước chưa kịp thoát đi.
Ngược lại với một số đất dính “quá cố kết mạnh” (OCR ≥ 1), có hiện tượng
“chùng” hay “mềm” đi, tức là sức kháng cắt giảm theo thời gian, nguyên nhân của
hiện tượng này là khi chịu tải trọng đất “quá cố kết mạnh” có thể bị nở ngang, do đó
hút nước ở các vùng lân cận. Độ ẩm tăng lên làm sức kháng cắt giảm đi. Trường hợp
này, nên đánh giá sức chịu tải theo thông số thoát nước.
18
1.3.3.2 Cọc trong đất cát.
Cọc ép hoặc đóng thường làm chặt đất cát xung quanh cọc, dẫn đến sự lún của
đất xung quanh cọc, hệ số áp lực ngang Ko sẽ tăng lên, đồng thời sức kháng cắt của
đất sẽ tốt hơn. Tính chất của đất có tốt lên làm cho sức chịu tải của cọc (tính theo đất
nền) cao hơn.
Đối với cọc nhồi, việc khoan lỗ sẽ làm đất cát (cả ở thành hố và đáy hố) rời rạc
hơn, do đó sức chịu tải của cọc giảm đi. Ngoài ra nếu không vệ sinh sạch đáy hố
khoan, sức kháng mũi sẽ giảm đáng kể.
1.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc BTCT
Chiều dài cọc nhỏ, nên khi độ sâu ép cọc lớn thì mối nối cọc nhiều khó kiểm soát
độ thẳng đứng của cọc.
Do đúc tại công trường trình độ tay nghề công nhân không đều, bị phụ thuộc vào
thời tiết nên chất lượng cọc không được ổn định.
1.5 Kết luận chương
Do những nhược điểm trên nên cọc BTCT có thể sử dụng trong những công trình
vừa và nhỏ không đòi hỏi chất lượng cao. Trong khu vực huyện Thạnh Hoá là nơi có
nhiều phèn rất dễ ăn mòn kim loại, nếu chất lượng không đảm bảo ổn định thì ảnh
hưởng nhiều đến chất lượng của các công trình trên địa bàn.
19
CHƯƠNG 2: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
2.1 Giới thiệu chung
Cọc bê tông li tâm ứng lực trước có nhiều ưu điểm nổi trội hơn nhiều loại cọc
khác về nhiều mặt như khả năng chịu tải trọng tốt, ít nức, khả năng chống thấm và
chống ăn mòn cốt thép tốt, dể thi công, đáp ứng được các yêu cầu của các công trình
lớn, nhà cao tầng . Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước là cọc được chế tạo với bê tông
mác cao từ 60Mpa đến 85 Mpa trong nhà máy, với dây chuyền công nghệ cao. Trong
đó cọc được đổ bê tông với định lượng đã được tính toán trước vào trong khuôn thép
bịt kín và được căng kéo thép trước. Bệ căng neo giữ thép chính là ván khuôn cọc và
được quay ly tâm ở tốc độ cao bê tông được văng đều ra bên ngoài tạo thành phần thân
cọc theo hình tròn rỗng và được trưng hấp trong bể cao áp từ 6 giờ đến 8 giờ sau đó
được tháo dỡ ván khuôn và có thể vận chuyển được ngay khi tháo ván khuôn đến bãi
tập kết.
Cọc bê tông cốt thép: loại cọc được sử dụng rộng rãi nhất trong các móng sâu
chịu lực ngang lớn, chiều dài cố thể 5 đén 25m có khi đạt đến 45m, chiều dài của cọc
đúc phụ thuộc vào điều kiện thi công Cọc bê tông ly tâm: Cọc bê tông ly tâm có rất
nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc BTCT thông thường cả về giá thành và thi công,
tuy nhiên gần đây Cọc bê tông ly tâm mới được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam do mới
có tiêu chuẩn sản xuất đồng thời nhiều Chủ đầu tư và nhà thiết kế chưa biết đến loại
cọc này.Vì vậy hiện nay cọc bê tông ly tâm ứng lực trước ngày càng được sử dụng
rộng rãi.
2.1.2 Phân loại cọc
Cọc bê tông li tâm ứng lực trước thường PC là cọc bê tông li tâm ứng lực trước
được sản suất bằng phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông
không nhỏ hơn B40
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC là cọc bê tông li tâm ứng
lực trước được sản suất bằng phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén của bê
tông không nhỏ hơn B60
20
2.1.3 Cấu tạo:
2.2 Phương Pháp tính toán cọc ly tâm ƯLT
2.2.1 Phân loại cọc.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thường (PC) là cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê
tông không nhỏ hơn B40.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) là cọc bê tông ly tâm ứng
lực trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê
tông không nhỏ hơn B60.
2.7.2 Hình dáng cọc.
Cọc PC, PHC có hình trụ rỗng có đầu cọc, đầu mối nối hoặc mũi cọc phù
hợp.Đường kính ngoài và chiều dày thành cọc không đổi tại mọi tiết diện của thân cọc
21
2.2.2. Ký hiệu quy ước.
Ký hiệu quy ước của cọc PC, PHC được ghi theo thứ tự: Tên viết tắt – cấp tải
trọng - đường kính ngoài (mm) – chiều dài cọc (m) – TCVN 7888: 2008.
Bảng 2.1 Bảng kích thước cọc.
Bảng 2.2 Bảng quy định sai lệch kích thước của cọc PC, PHC
22
Đường kính ngoài Sai lệch kích thước theo
D (mm) Chiều dài Đường kính ngoài Chiều dày thành
(mm) cọc (mm)
Từ 300 đến 600 + 5 Không xác định
-2 +0,3%
Chiều dài cọc Từ 700 đến 1200 -1 +7
-4
2.2.3 Bê tông sử dụng cho cọc ly tâm ứng lực trước.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thường (PC) có cấp độ bền chịu nén của bê
tông không nhỏ hơn B40.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) có cấp độ bền chịu nén
của bê tông không nhỏ hơn B60.
2.2.4 Tính toán khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.
Ứng suất nén cho phép của bê tông.
bpσ = 0,4 x bR (daN/cm2
Trong đó:
bpσ - Ứng suất nén cho phép của bê tông.
bR - Cường độ nén thiết kế của bê tông.
Tổng diện tích thép ứng lực.
Trong đó:
D – đừng kính ngoài của cọc.
d – Chiều dầy thành cọc.
23
Trong đó:
r – Là bán kính ngoài của cọc.
r0 – Bán kính trong của cọc.
Trong đó:
spσ - Ứng suất kéo ban đầu của thép.
puσ - Cường độ của thép.
Với k = 0,06 (22TCN272 - 2005).
(với Es là modun đàn hồi của thép ứng lực, Ec’ là modun đàn hồi của bê tông tại
thời điểm truyền ứng lực).
Các tổn thất ứng suất trong cọc được lấy bằng 25% ứng suất trước trong cốt thép
ứng lực.
24
- Sức chịu tải theo đất nền tăng do:
Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả
năng chịu tải.
(cid:31) Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều.
(cid:31) Theo Terzaghi tính toán về sức kháng mũi của cọc thì. Sức kháng mũi của cọc tròn
tăng so với cọc vuông vì tăng hệ số từ 0,4 lên 0,6.
(cid:31) Việc sử dụng bê tông cường độ cao sẽ làm giảm kích thước ngang của cấu kiện,
giảm trọng lượng của cấu kiện, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế, kỹ thuật
(cid:31) Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn.
25
2.3 Phương pháp thi công cọc ly tâm ƯLT
2.3.1 Quy trình sản xuất cọc bê tông ly tâm dự ứng lực.
2.3.2 Chuẩn bị vật liệu.
Cát, đá được kiểm tra sau đó được rửa sàng kỹ trước khi vào trạm trộn cốt liệu
sử dụng đảm bảo yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 7570 – 2006, kích thước của cốt liệu
không lơn hơn 25 mm và không vượt quá 2/5 độ dày của thành cọc.
26
Cốt thép ứng lực và cốt đai sử dụng được kiểm tra đảm bảo yêu cầu của tiêu
chuẩn trước khi nòng thép rồi lắp khuôn.
- Tạo lòng thép có các công tác cơ bản: cắt thép chủ, tạo đầu neo thép bắng cách
dập đầu thép, tạo lồng, lắp mặt bích. Tạo lồng thép thông qua hàn tự động tại nhà máy
2.3.3 Kéo căng thép.
Sau khi đã nòng thép và lắp khuôn ta đưa tới chỗ nạp bê tông, đồng thời ta lấy mẫu
bê tông đi thử và kiểm tra mâu thử đảm bảo mác bê tông đúng như thiết kế. Ta tiến
hành công tác căng thép tạo ứng suất trong cọc. Tiến hành căng thép ước ứng lực trước
cho cọc BTLT theo các ứng suất theo thiết kế để có các moment kháng uốn khi đi vào
sử dụng. Các kết quả kéo thép được lưu tại phòng thí nghiệm.
Hình 2.6. Căng dự ứng lực
2.3.4 Quay ly tâm.
Sau khi đã nạp bê tông xong và căng thép tới cường độ thiết kế, thì ta cho quay ly
tâm để làm cho bê tông trong cọc được đặc chắc. Đo giữa các điểm đã biết trước.
27
2.3.5 Bảo dưỡng cọc.
Sau khi quay ly tâm xong ta chuyển cọc tới hầm dưỡng hộ bằng hơi nước. Mục đích
làm cho bê tông đạt cường độ nhanh hơn và làm cho bê tông không bị nứt bề mặt do bị
khô nhanh (đảm bao chất lượng cọc). Thời gian hấp cọc bằng hơi nước trong khoảng 8
giờ, bảo dưỡng đợt 2 trong khoảng 6 giờ, khi bê tông đạt được 70% cường độ R28
ngày tuổi ta có thể cắt thép ứng lực. Lúc đó thép co lại và nén bê tông tạo ứng lực
trước trong cọc. Sau đó tháo khuôn ta kiểm tra ngoại quan cọc và kiểm tra bề dày
thành cọc.
Hình 2.8. KCS kiểm tra phân loại cọc ngay khi tháo khuôn.
2.3.6 Các biện pháp thi công hạ cọc hiện hành
Hiện có nhiều phương pháp thi công hạ cọc ly tâm ứng suất trước cụ thể:
a. Ép tĩnh: là phương pháp ép bằng máy ép thủy dùng lực nén vào đầu cọc ép cọc
xuống đất.
28
Hình 2.8 Máy ép tĩnh theo phương cổ điển .
*Ưu điểm:
- Không gây ra tiếng động lớn
*Nhược điểm:
- Không ép được cọc đường kính lớn và tải trọng lớn
- Thời gian thi công chậm do phải xếp tải bằng cẩu phục vụ
- Không gian cho hàn nối cọc hẹp rất khó.
b. Đóng: là phương pháp sử dụng búa đóng để hạ cọc
Hình 2.9. Máy đóng cọc
29
* Ưu điểm:
- Đóng được cọc đường kính lớn với tải trọng cao.
- Hạ cọc vào trong đất nhanh
* Nhược điểm:
- Gây tiếng động và rung lớn
- Thường hay làm vỡ đầu cọc
c. Ép cọc bằng phương pháp sói nước: Cọc Ly tâm rỗng nên có thể dùng phương
pháp sói nước vào trong lòng cọc để hạ cọc
* Ưu điểm:
- Thi công được những khu vực giáp ranh với sông biển ít phải xử lý mặt bằng hơn các
biện pháp khác, chủ yếu phụ thuộc vào tầm với của thiết bị thi công.
* Nhược điểm:
Không thi công được cọc ở độ sâu lớn.
d. Rung hạ cọc: Sử dụng búa rung để hạ cọc
* Ưu điểm:
- Không gây tiếng ồn lớn
* Nhược điểm:
- Phương pháp này thường chỉ sử dụng cho các khu vực có địa chất yếu và cọc sử
dụng cho công trình là cọc ma sát
- Không rung hà được cọc có đường kính và chiều sâu lớn
e. Khoan thả: Dùng phương pháp khoan dẫn lấy đất nên trước sau đó đổ một lượng
vữa bê tông mác thấp xuống hố khoan sau đó hạ cọc xuống,
phương pháp này chủ yếu dùng cho các vùng đất lớp trên yếu lớp dưới cứng, cần đặt
mũi cọc ngàm với lớp đá cứng.
30
Hình 2.10 Máy khoan tạo lỗ cọc
* Ưu điểm:
- Cọc được khoan tạo lỗ trước không cần phải tác động lực lớn nên thân cọc nên rất an
toàn cho cọc khi hạ vào đá
* Nhược điểm:
- Chi phí thi công đắt
- Thời gian thi công chậm
- Phải vận chuyển đất khoan đổ đi
f. Ép cọc bằng Robot: là phương pháp ép tĩnh theo phương pháp ép ôm sử dụng các
chấu là các tấm thép cong theo hình cọc ôm lấy thân cọc ép cọc xuống đất
* Tính năng của Robot:
Robot ép cọc có rất nhiều tính năng nổi bật trong công nghệ ép cọc như:
- Có khả năng tự hành di chuyển ngang, dọc, xoay máy trong ép cọc rất thuận tiện
trong thi công.
- Tự cẩu hạ cọc và cẩu cọc vào bộ phận ép mà không cần nhờ đến cẩu hỗ trợ bên ngoài
- Do tính năng ép ôm bằng các má kẹp ôm lấy thân cọc rồi ép xuống nên có khả năng
ép được cọc dài, đoạn cọc dài bao nhiêu phụ thuộc vào sức nâng của cẩu cẩu được vào
bộ phận nồng ép.
- Lực ép là tĩnh nên rất giảm thiểu được tiếng ồn
- Có khả năng ép cọc được đường kính lớn, hiện nay đến đường kính 600mm và lực ép
nên đến xấp xỉ 1000 tấn.
- Thân máy rộng dài và rộng lên rất vững không sợ bị lật khi ép tải cao bênh máy
31
Hình 2.11 Máy Robot ép cọc
* Ưu điểm của phương pháp ép bằng Robot:
- Không gây chấn động và tiếng ồn lớn
- Thi công nhanh và an toàn cho cọc và con người thi công,
- Sử dụng ít nhân lực nhưngnăng suất thi công cho 1 ca sản xuất rất cao, dễ kiểm soát
chất lượng,
- Ép được cọc với tải trọng lớn, tự di chuyển và tự cẩu cọc vào giá ép không cần thiết
bị cẩu bên ngoài hỗ trợ.
- Robot ép cọc có thể ép được cả cọc vuông và cọc tròn
* Nhược điểm:
- Thi công ép bằng RoBot cần mặt bằng rộng, đường vào công trình thi công phải đủ
lớn và cứng trắc cho xe vận chuyển thiết bị vào,
- Cẩn phải có thiết bị cẩu lắp phải lớn đủ để nâng được các thiết bị phụ kiện của máy
Robot,
- Dòng điện nguồn cung cấp phải cao khoảng từ 170KVA trở lên tùy thuộc vào công
suất máy, Do tải trọng nặng nên mặt bằng phải cứng trắc cho máy di chuyển không bị
lún.
- Chỉ ép được các công trình thiết kế dạng móng đài thấp, thi công các dạng móng cọc
có thiết đài cao và cọc xiên là rất hạn chế.
32
2.3.7 Các Bước thi công
Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng.
Mặt bằng phải được san phẳng hoặc tương đối phẳng, giải phóng các vật cản trên
mặt bằng và các đường điện trên không nếu có, đảm bảo đủ điều kiện cho máy Robots
hoạt động và các thiết bị vận chuyển, nâng hạ di chuyển trên mặt bằng
Bước 2: Nghiên cứu sơ đồ ép cọc, hướng di chuyển của máy Robot
Sơ đồ di chuyển được thiết ké ép từ trong ra ngoài để tránh cọc bị dồn đất và chối
giả, cũng như không làm ảnh hưởng tới đường cấp cọc, nếu có các công trình lân cận
phải lập sơ đồ ép từ phía có công trình lân cận ra trước để tránh sự dồn đất làm ảnh
đến công trình đó.
Bước 3: Định vị công trình và tim cọc ép.
Công trình sẽ được định vị và đánh dấu các trục trên mặc bằng, bằng cách chôn
cọc tiêu đánh số các trục số1,2,3.4…. và các trục chữ A,B,C,D các trục biên công trình
khoảng 5m đến 10m và được quây bảo vệ đánh dấu cho rễ quan sát…. sơ đồ ép (ngang
dọc) các tim cọc được xác định trên mặt bằng bằng máy toàn đạc hay kinh vĩ và được
đánh dấu bằng cọc tre, thép, hoặc gỗ đường kính từ 6mm đến 20mm dài khoảng 40cm
được buộc dây đánh dấu và cắm sâu trắc xuống nền bằng công trình
Bước 4: Tập kết cọc đến cọc đến công trình.
Cọc được tập kết đến công trường và được phân khu để gọn gàng theo quy hoạch
sao cho máy Robot di chuyển ép cọc và lấy cọc được thuận tiện nhất và không bị
vướng vào đường di chuyển của máy và các thiết bị nâng hà và vận chuyển cọc tại
công trường.
Bước 5: Đưa máy vào vị trí ép cọc cẩu đoạn cọc thứ nhất vào bộ lồng ép, điều
chỉnh máy đưa cọc vào đúng tâm cọc và căn chỉnh độ thẳng đứng của cọc theo các
phương, và ép đoạn cọc thứ nhất xuống,
Bước 6: Cẩu đoạn cọc thứ 2 vào bộ phận lồng ép điều chỉnh sao cho mặt bích cọc
đoạn trên và đoạn dưới đã ép xuống phải thật khít vào nhau.
Bước 7: hàn nối hai đoạn cọc lại với nhau.
Sau khi đã điều chỉnh xong hai mặt bích của hai đoạn cọc đã khít vào với nhau
tiến hành hàn nối hai đoạn cọc lại, mối hàn nối này là phương pháp hàn đối đầu qua
hai mép mặt bích cọc đã đương cắt vát sang phang, phương pháphàn nối hàn theo từng
lớp từ trong ra ngoài chủ yếu là hàn 3 lớp, hàn xong lớp nào phải dùng máy đánh gỉ
33
dánh sạch xỉ hàn sau đó mới hàn lớp tiếp theo.
Bước 8: ép đoạn cọc thứ 2 đã hàn nối xong xuống và quy trình sẽ được lặp lại
tiếp theo đến khi cọc đạt lực ép hoặc chiều sâu theo thiết kế kiểm tra lực ép thông qua
đồng hồ hiển thị lực trên buồng cabin máy Robot ép kết thúc 1 cọc
Sau đó di chuyển sang điểm bên cạnh để ép cọc tiếp theo và quy trình ép được lại
từ bước 6 đến bước 8
2.3.8 Những yêu cầu khi nối cọc:
+ Kích thước các bản mã đúng với thiết kế.
+ Trục của đoạn cọc đã được kiểm tra độ thẳng đứng theo hai phương vuông góc
với nhau.
+ Bề mặt ở đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau.
- Đường hàn mối nối cọc phải đảm bảo đúng quy định của thiết kế về chịu lực,
không có những khuyết tật sau:
+ Kích thước đường hàn sai lệch so với thiết kế.
+ Chiều cao hoặc chiều rộng của mối hàn không đều.
+ Đường hàn không thẳng,bề mặt mối nối hàn bị rỗ,lẫn xỉ,bị nứt…
- Chỉ được tiếp tục khi đã kiểm tra mối nối hàn không có khuyết tật.
Hình 2.12 Mối nối cọc ly tâm dự ứng lực có bản mã
34
2.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc ly tâm ƯLT
Cọc ly tâm ƯLT khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thì cọc
bê tông ly tâm ứng suất trước có các ưu điểm mà cọc bê tông cốt thép thường không
đáp ứng được với các ưu điểm:
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng
suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt).
Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặc
chắc chịu được tải trọng cao không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt
thép, ăn mòn sulphate
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến
trọng lượng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép
thường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền
dẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến
có lợi về kinh tế.
2.5 Kết luận chương :
Qua những phân tích trên về cọc ly tâm đã phần nào thấy được những ưu điểm
của công nghệ này hơn hằn so với cọc BTCT truyền thống trước đây. Với những tính
năng vượt trội của loại cọc này có thể áp dụng thiết kế và thi công các công trình trên
nền đất yếu như tại huyện Thạnh Hoá là hợp lý.
35
CHƯƠNG 3: SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VÀ CỌC BTCT LY
TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
3.1 Ưu khuyết điểm các phương pháp cọc
Đối với cọc ly tâm ƯLT
a. Ưu điểm
(cid:57) Cọc được sản xuất trong nhà máy bằng quy trình khép kín nên chất lượng cọc ổn
định, dễ kiểm soát khi thi công và đảm bảo chất lượng
(cid:57) Do bê tông được ứng suất trước nên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ không bị
biến dạng, bị nứt trong quá trình vận chuyển, lắp dựng và sử dụng.
(cid:57) Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho bê tông của
cọc đặc chắc chịu được tải trọng cao, không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn
mòn cốt thép, ăn mòn sulphate trong giai đoạn khai thác công trình.
(cid:57) Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện bê tông và cốt thép
dẫn đến trọng lượng cọc giảm thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công lên hiệu quả
kinh tế cao hơn cọc thông thường.
(cid:57) Cọc có chiều dài lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có ít mối nối hơn
Sức chịu tải theo đất nền tăng do:
Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả
năng chịu tải.
(cid:57) Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều.
Việc sử dụng bê tông cường độ cao sẽ làm giảm kích thước ngang của cấu kiện, giảm
trọng lượng của cấu kiện, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế, kỹ thuật
(cid:57) Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn.
Nhược điểm:
(cid:57) Khả năng chịu cắt của cọc tương đối kém
(cid:57) Khả năng chịu tải trọng do đập kém
(cid:57) Cọc chỉ nên được ứng dụng tại những địa điểm có điều kiện địa chất tương đối ổn
định mềm có thể đóng ép trực tiếp được, nhưng vùng có lớp đá phong hóa hoặc cát
chặt phải dùng biện pháp khoan dẫn
(cid:57) Kinh phí đầu tư nhà máy lớn
36
3.2 Đánh giá so sánh chi phí và phương pháp thi công cọc
3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công cọc ly tâm ƯLT
Mặt bằng yếu lầy lún làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thi công
Hình 3.1 Máy bị lún nghiêng do mặt bằng yếu
Hình 3.2 Máy bị lún do mặt có nước
Chất lượng cọc kém làm ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Tổ chức mặt bằng thi công không khoa học làm ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Sơ đồ ép cọc không phù hợp làm đến chất lượng thi công
- Địa chất phức tạp cũng ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Lựa chọn cọc có sức chịu tải nhỏ mà lực ép thi công lớn làm gãy vỡ cọc làm ảnh
hưởng đến chất lượng thi công
Hình 3.3 Cọc bị vỡ đầu do mác bê tông kém
3.2.2 So sánh chi phí giữa các loại cọc
Với giá thành tham khảo hiện nay của cọc ly tâm như sau :
37
Và giá thành của cọc BTCT thông thường :
Tuy giá thành của cọc ly tâm có cao hơn so với cọc BTCT thông thường nhưng
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên
có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử
dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về
kinh tế.
Để tiện cho việc so sánh cùng diện tích, tác giả chọn theo thị trường sử dụng nhiều
nhất hiện nay là cọc tròn D500 và cọc vuông 400x400 như sau :
38
CHỈ LOẠI CỌC GIỐNG NHAU KHÁC NHAU
TIÊU
Cọc Ly Tâm - Cọc Ly Tâm - Thay thế cọc ƯU
D500 được sản D500 gỗ truyền ĐIỂM
xuất trong dây thống không
chuyền máy móc bền trước
hiện đại và quy đây.
trình kiểm soát - Độ bền cao
nguyên liệu đầu do kết cấu
BTCT bền vào đạt tiêu
trong môi chuẩn ISO.
trường đất. - Sức khán
- Có khả năm mũi cọc là
chịu tải cao 1962 cm2
ứng dụng cho - Chu vi
phương án dọc thân
móng sâu 157 cm
trong vùng - Mũi cọc
đất yếu. được hàn
sau khi
đúc xong
và có
dạng
phẳng nên
chịu lực
ép rất lớn.
Cọc vuông Cọc vuông
400x400 400x400 sản
xuất tại chỗ
và khó kiểm
soát chất
lượng.
39
- Sức khán
là
mũi cọc 1200 cm2.
- Chu vi
dọc
thân
160
cm.
- Cọc có
mũi
nhọn
đúc
liền
thân
Do cấu tạo Cọc Ly Tâm Thi công cần thiết bị Do cấu tạo mũi NHỰƠC
mũi nhọn nên D500 cơ giới chuyên dụng dạng phẳng, có ĐIỂM
có thể ép thể phá huỷ đầu
xuyên qua lớp cọc nơi tiếp xúc
đất có thấu với thiết bị thi
kính chỉ số công, Đặc biệt là
SPT >=25. các công trình có
- Do đổ lớp đất thấu kính
không có chỉ số SPT >=
ly tâm 25 thì không thể
nên xuyên qua mà
tình cần khoan dẫn.
trạng -Cọc tròn do
phân rỗng bên trong
tầng nên dễ bị phá
BT là hoại nếu sử dụng
thường phương pháp
xuyên đóng búa.
40
và khó - Do sử dụng
kiểm phương pháp
soát quay ly tâm nên
Mac kiểm soát được
BT. sự phân tầng
cũng như mac
của BT
Cọc vuông
400x400
Cọc Ly Tâm Cọc ly tâm luôn rẻ 360.000VND/1m GÍA
D500 hơn từ 8-10% so với ( công ty bê tông THÀNH
cọc vuông 620 Châu Thới )
Cọc vuông 400.000VND/1m
400x400 ( công ty bê tông
620 Châu Thới )
Tương tự nhau như QUY
dùng giàn ép, đóng, TRÌNH
robot… THI
CÔNG
3.3 Định hướng giải pháp tối ưu lựa chọn cọc
Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và
ngoài nước về giải pháp thi công cọc ống bê tông ứng suất trước.
Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho
các công trình xây dựng.
Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước và điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt
hiệu quả cao.
3.4 Kết luận chương
Như vận cùng so sánh với cọc ly tâm và cọc vuông thì cùng loại diện tích cọc
thì cọc ly tâm có giá trị thấp hơn từ 8-10% . Chất lượng cọc ly tâm bao giờ cũng đạt
chất lượng và kiểm tra quy trình tốt hơn .
41
Với đại chất của huyện Thạnh Hoá là vùng đất yếu, nên vấn đề cần kiểm tra
quy trình chất lượng cọc là thiết yếu. Đối với cọc ly tâm để sản xuất được Cọc ly tâm
sản xuất phải đầu tư dây chuyền máy móc hiện đại và quy trình kiểm soát nguyên liệu
đầu vào đạt tiêu chuẩn ISO.
42
CHƯƠNG 4: VÍ DỤ TINH TOÁN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC LOẠI CỌC
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ.
4.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát
triển kinh tế xã hội tỉnh Long An
4.1.1 Giới thiệu chung về tỉnh Long An
a. Đặc điểm tự nhiên, cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật, kinh tế xã hội của
tỉnh Long An trong thời gian vừa qua
Long An có diện tích tự nhiên là 4.494 km2, chiếm tỷ lệ 1,35% so với diện tích
cả nước và bằng 11,06% diện tích đồng bằng sông Cửu Long. Long An là một tỉnh
thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long. Nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
và là cửa ngõ nối liền miền Đông Nam Bộ và khu vực đồng bằng sông Cửu Long; phía
Đông tiếp giáp với thành phố Hồ Chí Minh, phía Bắc tiếp giáp với Vương quốc
Campuchia và tỉnh Tây Ninh; phía Tây giáp tỉnh Đồng Tháp và phía Nam giáp tỉnh
Tiền Giang; có đường biên giới đất liền dài gần 133 km tiếp giáp với hai tỉnh Svay
Rieng và tỉnh Prey Veng của Vương Quốc Campuchia; có cửa khẩu Quốc tế Bình
Hiệp (thị xã Kiến Tường) và cửa khẩu quốc gia Tho Mo (huyện Đức Huệ).
Trên địa phận Long An có hệ thống giao thông đường bộ thuận lợi. Trong nhiều
nhiệm kỳ qua, Tỉnh đã nâng cấp, xây dựng mới nhiều tuyến đường giao thông quan
trọng kết nối với đường Quốc lộ 1, Quốc lộ 50, Quốc lộ 62, Quốc lộ N2,…Đặc biệt,
Long An có 02 đường dẫn kết nối đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh - Trung
Lương. Long An có địa hình đơn giản, bằng phẳng. Trong những năm qua, tại điạ bàn
các huyện Đức Huệ, Đức Hòa, Bến Lức, thành phố Tân An phát triển nhiều Khu, Cụm
công nghiệp kéo theo nhiều công trình được xây dựng để đáp ứng nhu cầu phát triển
kinh tế.
43
Hình 4.1 : Bản đồ hành chính tỉnh Long An.
Tỉnh Long An đã và đang nỗ lực để thu hút đầu tư bằng cam kết cải thiện mạnh
mẽ môi trường đầu tư sản xuất, kinh doanh; xem doanh nghiệp, doanh nhân là bộ phận
quan trọng của nền kinh tế cũng như trong quá trình Long An thực hiện tái cơ cấu kinh
tế trong lĩnh vực công nghiệp định hướng đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030.
Tỉnh Long An sẽ lựa chọn những phương án đầu tư có hiệu quả, chú trọng thu hút ở
các ngành phục vụ phát triển công nghiệp bằng nhiều nguồn lực khác nhau. Long An
sẽ vươn mình trở thành một trong những đầu tàu kinh tế mạnh nhất trong cả
nước. Tỉnh cần tích cực cải thiện môi trường đầu tư kinh doanh, đẩy mạnh đối thoại
với doanh nghiệp; thực hiện Chính phủ kiến tạo về bản chất là nhằm phục vụ cho sự
phát triển, phục vụ người dân và doanh nghiệp, cải thiện môi trường đầu tư kinh
doanh. Đất có lành thì chim mới đậu, môi trường tốt tự khắc doanh nghiệp sẽ về đây
làm ăn. Môi trường đầu tư Long An bước đầu tốt.
Theo số liệu của Chi Cục dân số tỉnh Long An, đến cuối năm 2016, quy mô dân
số Long An có hơn 1.490.000 người. Long An có 28 dân tộc, các dân tộc sinh sống
đang xen, chiếm số đông là người Kinh, Hoa, mật độ trên 331 người/km2.
4.2. Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Hoá
Thạnh Hoá là một huyện giáp biên giới Campuchia nằm ở phía Tây Bắc của
tỉnh Long An, thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam.
44
Huyện Thạnh Hóa là một trong 6 huyện nằm trong khu vực vùng Đồng Tháp
Mười nên hằng năm thường bị ảnh hưởng của lũ lụt, cách Thành phố Tân An 29 km về
phía Bắc theo đường Quốc lộ 62.
Thạnh Hóa giáp với các huyện:
Phía Đông Bắc giáp huyện Đức Huệ
Phía bắc giáp Xam Rong, Svay Rieng, Campuchia có đường biên giới dài
9,5 km
Phía Tây giáp các huyện Mộc Hóa, Tân Thạnh
Phía Đông giáp huyện Thủ Thừa
Phía Nam giáp huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang.
Cơ sở hạ tầng còn rất thiếu và không đồng bộ, đã gây trở ngại không nhỏ cho
quá trình phát triển kinh tế - xã hội của huyện. Trong phân vùng địa lý kinh tế của tỉnh
Long An, Thạnh Hóa thuộc tiểu vùng IV (gồm Thạnh Hóa, Bắc Thủ Thừa, và một
phần huyện Tân Thạnh). Với nhiệm vụ chủ yếu là phát triển nông - lâm - ngư nghiệp,
cụ thể là: ổn định sản xuất 2 vụ lúa (ĐX-HT), luân canh lúa - đay, lâm nghiệp (phát
triển tràm cừ) và nuôi thủy sản nước ngọt.
4.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Thạnh Hoá
4.3.1. Khí hậu
Huyện Thạnh Hoá nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió
mùa ẩm, nhiệt độ ôn hòa, nắng nhiều và gắt, tốt cho sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp.
Nhiệt độ trung bình ở đây là 27ºC, thấp nhất vào tháng Giêng và cao nhất vào tháng
Năm. Lượng mưa trung bình là 1.447,7 – 1.886 mm/năm, chia làm hai mùa rõ rệt, từ
Tháng 5 tới Tháng 11 và từ Tháng 12 tới Tháng 4. Độ ẩm không khí trung bình là 79 -
82%.Số giờ nắng mỗi năm là 2.718 giờ. Đây là những điều kiện lý tưởng để sản xuất
45
và canh tác quanh năm.
Lượng mưa phân bố không đều trên cả tỉnh, giảm dần từ khu vực giáp ranh
thành phố Hồ Chí Minh xuống phía tây và tây nam . Mưa, kết hợp với lũ và thủy triều,
ảnh hưởng lớn tới sản xuất và sinh hoạt ở địa phương.
4.3.2. Nhiệt độ
Huyện Thạnh Hoá có nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 27,4°C.
Thường vào tháng 4 có nhiệt độ trung bình cao nhất là 28,9°C, tháng 1 có nhiệt độ
trung bình thấp nhất là 25,2°C. Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 37,7°C và thấp nhất
tuyệt đối là 16,8°C.
4.3.3. Ẩm độ
Độ ẩm trong vùng thay đổi theo mùa trong năm. Mùa mưa độ ẩm trung bình từ
79% đến 86% và mùa nắng từ 70% đến 79%. Độ ẩm trung bình hàng năm khoảng
80% đến 82%.
4.3.4 Lượng mưa và lượng bốc hơi
Mùa mưa trong vùng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa rơi chiếm từ
90-94% lượng mưa cả năm, lượng mưa cao nhất vào tháng 8 và tháng 9. Lượng mưa
trung bình hàng năm là 1.620mm, lượng mưa năm nhiều nhất là 1.698,8 mm, lượng
mưa năm thấp nhất là 1.349,8 mm. Lượng mưa phân bố không đều, giảm dần từ khu
vực giáp ranh thành phố Hồ Chí Minh xuông phía Tây và Tây Nam. Các huyện phía
Đông Nam gần biển có lượng mưa thấp nhất. Cường độ mưa lớn là xói mòn ở vùng gò
cao, kết hợp với triều cường gây ra lũ ngập úng ở những vùng trũng ảnh hưởng đến
sản xuất và đời sống của nhân dân.
Lượng bốc hơi cũng thay đổi theo mùa, về mùa mưa lượng bốc hơi thấp, mùa
nắng lượng bốc hơi cao. Tài liệu khí tượng tại trạm tân An cho thấy lượng bốc hơi cao
nhất là 1.240 mm/năm và thấp nhất là 857 mm/năm.
4.3.5 Thiên tai
Lũ lụt: Dù độ sâu ngập lụt của tỉnh Long An không lớn nhưng tình trạng ngập
lụt lại kéo dài. Nhìn chung, nước lũ thường đổ từ thượng nguồn sông, trước tiên là các
huyện phía bắc thuộc khu vực ĐTM, bắt đầu từ tháng 8 và kéo dài đến tháng 11.
Cường suất lũ bình quân tăng từ 1 đến 3 cm/ngày và mực nước tiếp tục tăng tùy theo
điều kiện thời tiết. Đỉnh lũ hàng năm thường xảy ra vào cuối tháng 9 cho đến đầu
tháng 11 và giảm dần từ giữa tháng 11 đến cuối tháng 12. Tần suất mực nước lũ lớn
46
giảm từ 8-10 lần năm 1961 xuống còn 3-4 lần trong năm 1991. Tuy nhiên, có nhiều
trận lũ lớn xảy ra liên tục trong giai đoạn 1994-1996 và năm 2000, lũ năm 2000 là lũ
lịch sử trong nhiều thập kỷ và kéo dài. Mực nước lũ cao nhất là ở huyện Mộc Hóa, đạt
mức 3,2 m và đổ về khu vực phía Nam, làm ngập lụt một vùng đất rộng lớn khoảng
300.000 ha, gồm 12 huyện của tỉnh. Mực nước lũ trung bình là từ 1,5 đến 2 m.
Xâm nhập mặn: Nguồn xâm nhập mặn chính là chế độ bán nhật triều từ biển
Đông, chảy vào vùng nội địa qua cửa sông Soài Rạp. Do triều cường và gió đông bắc,
mực nước giảm từ khu vực thượng nguồn và khai thác quá mức nguồn nước mặt, mặn
xâm nhập sâu hơn vào vùng nội địa. Xâm nhập mặn diễn ra bắt đầu từ tháng 1 đến
tháng 6 với độ mặn – 4g/lít. Tuy nhiên, độ mặn của nước sông Vàm Cỏ Đông lại giảm
dần do nguồn nước từ hồ Dầu Tiếng. Độ mặn tăng/giảm theo chu kỳ thủy triều cùng
với nắng nóng và hướng gió.
4.3.6 Thuỷ triều
Long An nằm trong khu vực có chế độ bán nhật triều do ảnh hưởng từ Biển
Đông thông qua cửa sông Soài Rạp. Một ngày triều là 20 giờ 50 phút; mỗi chu kỳ triều
kéo dài 13 -14 ngày. Các khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất là các huyện nằm phía
nam quốc lộ 1A, cũng là các huyện bị xâm nhập mặn 4-6 tháng mỗi năm. Thủy triều ở
sông Soài Rạp (3,5 – 3,9m) lấn sâu vào trong đất liền, nhất là vào mùa khô, khi dòng
chảy của hai sông Vàm Cỏ đã yếu đi nhiều. Đỉnh triều ở Tân An là 217 – 235 cm, ở
Mộc Hóa là 60 – 85 cm. Vào mùa mưa, có thể lợi dụng thủy triều để tưới tiêu cho các
cánh đồng ven sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây.
4.3.7 Đặc điểm địa hình
Địa hình huyện Tân Thạnh bị chia cắt bởi nhiều hệ thống kênh, rạch chằng chịt,
trong đó có một số kênh lớn như: kênh Dương Văn Dương, kênh 12, kênh 79, kênh
Bảy Thước. Trong đó kênh Dương Văn Dương là trục chính.
4.3.8 Đặc điểm địa chất:
Theo kết quả điều tra xây dựng bản đồ đất tỷ lệ 1/100.000 vùng ĐTM năm 1994
của Phân viện Quy hoạch - TKNN cho thấy toàn huyện có 3 nhóm đất với 13 đơn vị
chú giải bản đồ đất; trong đó, nhóm đất phù sa có 414 ha (chiếm 0,97% DTTN) và
nhóm đất phèn 35.996 ha (chiếm 84,54% DTTN), nhóm đất xáo trộn 6.168 ha chiếm
14,49% DTTN.
47
Địa chất huyện Thủ Thừa hình thành từ 2 loại trầm tích: trầm tích phù sa non
trẻ Holocene và trầm tích phù sa cổ Pleistocene, trong đó chủ yếu là trầm tích phù sa
non trẻ Holocene chứa vật liệu sinh phèn
Trầm tích Holocene bào phủ khoảng 82,9% diện tích tự nhiên của huyện, nó
phủ trùm lên trầm tích phù sa cổ. Đặc trưng cơ bản của đơn vị trầm tích này là sự có
mặt của Sulfidic, vật liệu chủ yếu hình thành đất phèn. Trầm tích không phân chia
chiếm khoảng 4,5% diện tích tự nhiên. Do vậy, khi xây dựng các công trình kết cấu hạ
tầng cần tính toán đầu tư đảm bảo độ ổn định bền vững.
■ Nguồn nước mặt:
Nguồn nước cung cấp chính cho huyện Tân Thạnh là kênh Dương Văn Dương
(kênh Đồng Tiến – Lagrange) thuộc 2 tỉnh Đồng Tháp và Long An. Kênh 12 nối liền
tỉnh Long An và tỉnh Tiền Giang.
Ngoài ra, hệ thống kênh huyện Tân Thạnh, kênh Bảy Thước, kênh 79, kênh
5000 cũng là nguồn cung cấp nước quan trọng cho sản xuất và đời sống của người dân
huyện.
■ Nguồn nước ngầm:
Đặc điểm nổi bật về nguồn nước ngầm trong khu vực huyện Tân Thạnh là xuất
hiện sâu, giá thành khai thác cao, nên ít được khai thác. Trong khu vực huyện Tân
Thạnh nước mạch nông xuất hiện ở độ sâu 30 - 40 mét, nhưng do ảnh hưởng của phèn
nên chất lượng không tốt, khả năng sử dụng cho sinh hoạt bị hạn chế. Hơn nữa, tại Tân
Thạnh nước ngầm có hàm lượng tổng độ khoáng hóa rất thấp (1-3g/l) và pH<4, nên
việc sử dụng nước ngầm ở độ sâu <40 m để tưới hỗ trợ cho nông nghiệp và sinh hoạt rất hạn chế. Nước ngầm có khả năng khai thác ở độ sâu 260 – 290 m, trữ lượng 400m3
ngày đêm/giếng, lưu lượng nước 05 lít/s và chất lượng tốt.
Hiện nay, nguồn nước sinh hoạt của nhân dân trong huyện phần lớn là sử dụng
nước máy, nước giếng, nước mưa, nước mặt đã qua xử lý (có 2 trạm). Các điểm cung
cấp nước đa phần do từ nhà nước và nhân dân cùng làm, xã hội hóa cấp nước sinh
hoạt.
Địa tầng khu vực:
Trên cơ sở các tài liệu địa chất đã thu thập được, địa tầng khu vực từ trên xuống
dưới như sau:
- Trầm tích Holocene
48
- Trầm tích Pleistocene gồm: trầm tích Pleistocene sớm – giữa (QI-II) và trầm
tích Pleistocene muộn (QIII).
- Trầm tích Pliocene (N2).
Địa chất công trình khu vực:
Căn cứ vào các tài liệu đã thu thập được và trong phạm vi nghiên cứu từ mặt
đất tự nhiên xuống 40m thì các lớp đất được khảo sát thuộc 2 tầng trầm tích Holocene
và Pleistocene.
a. Trầm tích Holocene:
Tầng đất này phủ lên toàn bộ diện tích khu vực khảo sát. Đất có màu xám đen
lẫn nhiều rễ cây, xác bả động, thực vật đã và đang phân hủy. Đất có nguồn gốc trầm
tích sông – đầm lầy. Bề dầy tầng bắt gặp khoàng 5m.
Đây là lớp phù sa mới thuộc loại đất yếu, do điều kiện chưa nén dẽ lại chứa
nhiều hữu cơ, độ ngậm nước cao nên phần lớn ở trạng thái chảy, dẻo chảy (nhão, dẻo
nhão), khả năng chịu tải thấp, dễ xảy ra các hiện tượng gây mất ổn định như co ngót,
trương nở, sạt lở, sụt lún, trượt…
b. Trầm tích Pleistocene:
Tầng này bị phủ bởi trầm tích Holocene. Kết quả quan sát cho thấy là các nhóm
đất sét, sét pha và cát pha có màu xám trắng, nâu vàng, nâu đỏ. Trạng thái đất từ dẻo
cứng đến nửa cứng. Trong đất không có hoặc có rất ít hữu cơ. Đất có khả năng chịu tải
tương đối cao, độ rỗng vừa phải, hệ số nén lún nhỏ.
4.4 Ứng dụng cọc ly tâm tại công trình trên địa bàn huyện
Công trình được nghiên cứu là trường THPT Thạnh Hoá TT. Thạnh Hoá,
Thạnh Hóa, Long An Được xây dựng lại năm 2018 với đặc điểm như sau :
Đặc điểm công trình:
49
Hình 4.2 : Trường THPT Thạnh Hoá, Huyện Thạnh Hoá, Long An
Nhà lớp học được xây dựng 3 tầng 14 phòng học, được xây dựng trong khuôn
viên khu đất nhà trường đang quản lý và sử dụng, đã có quy hoạch định hướng lâu dài.
Có đường giao thông liên huyện chạy qua thuận tiện cho việc chở vật liệu.
Quy mô xây dựng công trình:
Hình 4.3 : Quá trình triển khai thi công
Công trình được xây dựng 3 tầng, chiều cao tầng 3,6m; có tổng diện tích sàn là
1650m2. Kết cấu khung bê tông cốt thép, sàn đổ bê tông tại chỗ. Mái lợp ngói đỏ. Hệ
thống cửa dùng gỗ dẻ. Nền lát gạch ceramic hoa 400×400. Theo số liệu địa chất thì
công trình sử dụng móng cọc ly tâm dự ứng lực với chiều sâu cọc là -30m.
Ta áp dụng tính toán với cùng số liệu địa chất với hai phương án cọc BTCT
thường và cọc ly tâm DU71L như sau :
4.4.2 Số liệu địa chất.
Mực nước ngầm cách mặt đất (- 1m)
50
Hình 4.4. Mặt cắt địa chất công trình
51
Tính toán sức chịu tải của các loai cọc với cùng một địa chất và cùng độ sâu
mũi cọc. Với cọc bê tông cốt thép thường và cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi:
Chọn chiều sâu mũi cọc 30m.
4.4.3 Phương án cọc bê tông cốt thép thường.
Chọn cọc 400x400 cốt thép trong cọc là 422φ mác bê tông 300. Chiều dài mỗi cọc là
10m. Chiều sâu mũi cọc là 30m.
a Sức chịu tải của cọc đơn.
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
DAB = DO + f + δ = DO +C
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
a. Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs
Trong đó: mD – sai số đo khoảng cách.
mv – sai số đo góc nghiêng
52
Kết quả tính toán được lập thành bảng
b Sức chịu tải của mũi cọc (qp)
a. Theo phương pháp Terzaghi.
qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,4* γ *d* Nγ
Nc , Nq , Nγ . Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc
Ẩn
Với (cid:31) =300
Ta có:
Nc = 37,162 , Nq = 22,456 , Nγ = 19,7
'vσ =16,4*1+ 6,4*0,7 + 4,68*(20,6 - 1,7)+9,11*(22,6 - 20,6)+8,72*(26,4 -
22,6) +8,9*(31,3 - 26,4) = 204,3 (kN/m2)
qp = 1,3*6,85*37,162 + 204,3*22,456 + 0,4*8,9*0,4*19,7
qp = 4946,74 (kN/m2)
b. Theo phương pháp Meyerhof.
qp = C*Nc + q*Nq
53
Tra biểu đồ 3.28 trang 178 sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn.
Với Lb/b = 9,4/0,4 = 23,5
Ta có.
(cid:31) = 300
(cid:1436) Nq = 16 , Nc = 70
qp = 6,85*70+ 204,3*16 = 3748,3 (kN/m2).
c. Theo TCVN 205-1998.
Qp = C*Nc + 'vσ *Nq + γ *b* Nγ = 6,85*37,162 +
204,3*22,456+8,9*0,4*19,7
qp = 4912,45 (kN/m2).
Vậy sức chịu mũi cực hạn của cọc là.
Qpmin = 3748,3*0,16 = 599,728 (kN).
Sức chịu tải của cọc theo đất nền là.
4.4.4 Phương án cọc bê tông ly tâm ứng suất trước
Đường kính ngoài D = 500 (mm), chiều dày thành cọc d = 90 (mm) cường độ
thiết kế bR = 600 (kG/cm2), chiều dài cọc L = 15 (m), ứng suất kéo của bê
tông tuf = 75 (kG/cm2 ). Thép ứng lực trước N = 14φ7.1, cường độ thép
puf = 14500 (kG/cm2 )
Ta có:
q = 2,5*Ac =2,5*0,1159 = 0,29 (T/m).
Sơ đồ cẩu lắp 2 móc cẩu
54
Mmax = 0,0214*q*L2 = 0,0214*0,29* 215 =1,4 (T.m).
Sơ đồ cẩu lắp 1 móc cẩu
Mmax = 0,043*q*L2 = 0,043*0,29*152 =2,806 (T.m).
a Sức chịu tải của cọc đơn.
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
Ta có:
Ứng suất nén cho phép của bê tông.
bpσ = 0,4 x bR = 0,4 x 600 = 240 (daN/cm2).
Tổng diện tích thép ứng lực.
Diện tích mặt cắt ngang cọc.
55
56
Với
b Sức chịu tải của mũi cọc (qp)
a. Theo phương pháp Terzaghi
qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,6* γ *R* Nγ
Nc , Nq , Nγ . Tra bảng 3.5 trang 174 với (cid:31) =300.
57
Ta có.
Nc = 37,162 , Nq = 22,456 , Nγ = 19,7.
'vσ =16,4*1+ 6,4*0,7 + 4,68*(20,6 - 1,7)+9,11*(22,6 - 20,6)+8,72*(26,4 -
22,6) +8,9*(31,3 - 26,4) = 204,3 (kN/m2).
qp = 1,3*6,85*37,162 + 204,3*22,456 + 0,6*8,9*0,25*19,7
qp = 4614,1 (kN/m2).
b. Theo phương pháp Meyerhof.
qp = C*Nc + q*Nq
ta có Lb/d = 9,4/0,5 = 18,8.
Ta có.
(cid:31) = 300
(cid:1436) Nq = 16 , Nc = 70.
qp = 6,85*70+ 204,3*16 = 3748,3 (kN/m2).
c. Theo TCVN 205-1998.
Qp = C*Nc + 'vσ *Nq + γ *R* Nγ = 6,85*37,162 + 204,3*22,465+
8,9*0,25*19,7
qp = 4929,98 (kN/m2).
Vậy sức chịu mũi cực hạn của cọc là.
Qpmin = 3748,3*0,19635 = 735,98 (kN ).
Sức chịu tải của cọc theo đất nền là
4.5. Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp chọn cọc
Qua các ví dụ tính toán trên ta nhận thấy:
- Diện tích mặt cắt ngang của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước là nhỏ nhất dẫn đến
trọng lượng bản thân nhỏ nhất vì thế tiết kiệm được khối lượng bê tông dùng cho cọc.
Nhưng khả năng chịu tải theo vật liệu của cọc bê tông ly tâm ULT vẫn lớn hơn cọc bê
tông cốt thép thường.
- Diện tích cốt thép dùng cho một cọc ít hơn nhiều so với cọc bê tông cốt thép thường,
có lợi về kinh tế.
Theo công thức của Terzaghi tính toán sức chịu mũi của cọc:
qp = 1,3.c.Nc + γ .Df.Nq + 0,6. γ .d. Nγ (đối với cọc tròn)
58
qp = 1,3.c.Nc + γ .Df.Nq + 0,4. γ .b. Nγ (đối với cọc vuông).
Vì vậy cọc đóng vào cùng địa chất với cùng một độ sâu thì khả năng chịu tải
của cọc bê tông ly tâm ULT cao hơn cọc bê tông cốt thép thường do tăng sức chịu mũi
của cọc.
- Khả năng chịu kéo của bê tông trong cọc bê tông ly tâm ULT cao hơn nhiều so với
bê tông trong cọc BTCT thường. Nên khả năng chống thấm chống ăn mòn của cọc bê
tông ly tâm ULT tốt hơn.
- Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường cao hơn 1m cọc bê tông ly tâm ULT mà
nhà máy đưa ra. Vì vậy sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT có sức chịu tải cao, tăng tuổi
thọ công trình và mang lại hiệu quả kinh tê cao.
59
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
1. KẾT LUẬN
Xử lý nền đất yếu bằng cọc BTCT nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền
đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính
nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của
đất...Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của
đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp. Đặt biệt là khu vực huyện Thạnh Hoá là vùng
đất yếu.
Cọc đóng vào cùng địa chất với cùng một độ sâu thì khả năng chịu tải của cọc
bê tông ly tâm ULT cao hơn cọc bê tông cốt thép thường do tăng sức chịu mũi của
cọc.
Khả năng chịu kéo của bê tông trong cọc bê tông ly tâm ULT cao hơn nhiều so
với bê tông trong cọc BTCT thường. Nên khả năng chống thấm chống ăn mòn của cọc
bê tông ly tâm ULT tốt hơn. Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường cao hơn 1m
cọc bê tông ly tâm ULT mà nhà máy đưa ra. Vì vậy sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT
có sức chịu tải cao, tăng tuổi thọ công trình và mang lại hiệu quả kinh tê cao.
2. KIẾN NGHỊ
Để thực hiện tốt và có hiệu quả các giải pháp đề xuất, tác giả Luận văn có một
số kiến nghị sau đối với các công trình cầu đường liên huyện trong khu vực Thạnh
Hoá:
Cọc ống ly tâm ứng lực trước có thể cắm sâu hơn nhiều so với cọc bê tông cốt
thép thường nên tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền do đó số lượng cọc trong
một đài ít việc bố trí và thi công cũng dễ dàng, tiết kiệm chi phí xây dựng đài móng.
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện cốt thép dẫn đến giảm
trọng lượng thuận tiện cho việc vận chuyển, thi công → Kinh tế hơn.
Một ưu điểm khác của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước là sức chịu tải ngang lớn do bê
tông trong cọc được ứng lực trước nên tăng khả năng chịu kéo của bê tông vì thế tăng
khả năng chống thấm, chống ăn mòn.
Một khi công nghệ này trở nên phổ biến thì giá thành xây lắp sẽ giảm và ưu
điểm của phương pháp xử lý bằng cọc ly tâm Dự ứng lực càng được nâng cao.
Vì những lí do nêu trên, học viên nhận thấy lựa chọn phương án cọc ly tâm
DU71L là tiết kiệm, thuận lợi và hợp lý trên địa bàn huyện Thạnh Hoá, tỉnh Long An.
60
Những Hạn Chế Của Luận Văn Và Kiến Nghị Nghiên Cứu Tiếp Theo
A Những hạn chế của luận văn:
Do thời gian có hạn, nên những nghiên cứu trên chỉ xoay quanh vấn đề giải pháp
lựa chọn so sánh 2 phương án cọc tại huyện Thạnh Hoá. Chưa nghiên cứu trên phương
diện rộng trên một số công trình dân dụng khác trong tỉnh Long An và các đại phương
khác với kết cấu địa chất phức tạp hơn.
B Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo:
Trong hướng nghiên cứu tiếp theo, tác giả muốn nghiên cứu biện pháp áp dụng
thi công cọc ly tâm trên công trình dân dụng trên diện rộng. Từ đó sẽ đưa ra đánh giá
khả quan và khoa học hơn.
Từ đó sẽ đưa ra được cách nhìn tổng thể hơn về giải pháp thi công công trình xây
dựng ở khu vực địa bàn huyện Thạnh Hoá nói riêng và địa bàn tỉnh Long An nói
chung.
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Châu Ngọc Ẩn, 2004, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[2] Đậu Văn Ngọ, 2008, Giải pháp xử lý đất yếu, Tạp chí phát triển KH & CN số
11 – 2008.
[3] Lê Huy Bá, 2009, Tài nguyên đất Việt Nam, NXB Giáo dục Việt Nam.
[4] Nhóm chuyên môn CHĐ – Nền móng, 2006, Bài giảng Nền và Móng, ĐH
Bách khoa Đà Nẵng.
[5] Nguyễn Uyên, 2004, Cơ sở địa chất, cơ học đất và nền móng công trình,
NXB Xây dựng Hà Nội.
[6] Nguyễn Uyên, 2005, Xử lý nền đất yếu trong xây dựng, NXB Xây dựng.
[7] Phạm Xuân, 1973, Những phương pháp xây dựng trên nền đất yếu, NXB
Khoa học – Kĩ thuật.
[8] TCVN 9403:2012 (2012). Gia cố nền đất yếu- Phương pháp cọc, Bộ Xây
Dựng.
[9] Tiêu chuẩn thiết kế công trình dân dụng (2005). Tiêu chuẩn ngành: 22TCN
272-2005,
[10] Nguyễn Viết Trung, Công nghệ mới xử lý nền đất yếu, NXB GTVT Hà nội -
1998.
[11] www.Tencate.com.
[12] TCVN 9403:2012 (2012). Gia cố nền đất yếu- Phương pháp trụ đất xi
măng, Bộ Xây Dựng.
[13] Thiết kế và tính toán móng nông, Vũ Công Ngữ, Trường Đại Học Xây
Dựng, 1998,
[14] TCXDVN 385 : 2006, Vụ Khoa học và Công nghệ Xây, Ban hành ngày
27/12/2006.
[15] Foundation Analysis and Design , Fifth Edition, Joseph E. Bowles, P.E , S.E
.
[16] Krytian W.pilarczyk – Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and
Coastal
Engineering.- A.A.BANKEMA/ROTTERDAM/BROOKFIELD/2000.
[17] LEE W.ABRAMSON, THOMAS. S. LEE, SUNIL SHARMA, GLENN
M.BOY – Slope Stability and Stabilization Methods- John
