Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Tích Sự Phá Hoại Của Cọc Trong Hố Đào Trên Nền Đất Yếu Ở TP.HCM

Phân tích sự phá hoại của cọc trong hố đào trên nền đất yếu tại TP.HCM, cung cấp cái nhìn sâu sắc về vấn đề xây dựng và an toàn công trình.

• Tác giả: Võ Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Lê Trọng Nghĩa
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Phân Tích Sự Phá Hoại Của Cọc Trong Hố Đào Trên Nền Đất Yếu Tại TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• SUMMARY OF THESIS
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sự cố cọc bị nghiêng lệch trong quá trình thi công hố đào sâu
• 1.2. Các trạng thái ứng xử của cọc trong nền đất yếu
• 1.3. Ảnh hưởng hố đào sâu đến cọc bên trong hố đào
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phân tích phần tử hữu hạn trong PLAXIS
• 2.2. Xuất kết quả. Chia lưới phần tử
• 2.3. Mô hình ứng xử của đất
• 2.3.1. Mô hình Mohr — Coulomb (MC)
• 2.3.2. Mô hình Hardening Soil (HS)
• 2.4. Thông số đầu vào của đất nén
• 2.5. Đặc trưng vật liệu của tường vây cừ Larsen (Sheet pile wall)
• 2.6. Đặc trưng vật liệu của phần tử dầm (wailing beam)
• 2.7. Đặc trưng vật liệu của phần tử cọc (Pile)
• 2.8. Phần tử lò xo (Spring)
• 2.9. Các lỗi thường gặp với mô hình Plaxis 3D foundation
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SỰ PHÁ HOẠI CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO TRONG NỀN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC TPHCM
• 3.1. Phương pháp tính toán
• 3.2. Phân tích ảnh hưởng của cọc bên trong hố đào ứng với công trình thực tế
• 3.3. Các đặc điểm cơ bản của công trình
• 3.4. Các thông số và mô hình vật liệu
• 3.5. Phân tích ảnh hưởng của cọc bên trong hố đào ứng với trường hợp 01/1 011177
• 3.6. Phân tích ảnh hưởng của cọc bên trong hố đào trong trường hợp dời dân khối đất ra xa
• 3.7. Phân tích mở rộng xem xét ảnh hưởng của cọc bên trong hố đào trong trường hợp thay đổi chiều dài ngàm tường ứng với công trình thực tế
• 3.8. Mô hình trong PLAXIS 3D Foundation
• 3.9. Phân tích kết quả tính toán
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Phân tích sự phá hoại của cọc trong hố đào

Phân tích sự phá hoại của cọc trong hố đào trên nền đất yếu tại TP.HCM là một vấn đề kỹ thuật phức tạp. Các công trình xây dựng trên nền đất yếu thường gặp phải hiện tượng cọc bị nghiêng lệch hoặc gãy trong quá trình thi công. Điều này xảy ra do sự chuyển vị ngang của đất yếu, tạo ra mômen uốn lớn vượt quá khả năng chịu lực của cọc. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của cọc trong hố đào, đặc biệt là trong điều kiện địa chất yếu tại TP.HCM.

1.1. Cơ sở lý thuyết về sự phá hoại cọc

Cơ sở lý thuyết về sự phá hoại cọc được xây dựng dựa trên các nghiên cứu về chuyển vị ngang của đất và mômen uốn tác động lên cọc. Khi đất yếu chuyển vị, nó tạo ra tải trọng ngang lên cọc, dẫn đến sự thay đổi ứng suất và có thể gây ra phá hoại. Các mô hình tính toán như phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng và dự đoán hành vi của cọc trong quá trình thi công hố đào.

1.2. Ảnh hưởng của hố đào đến cọc

Hố đào sâu trong nền đất yếu có thể gây ra sự chuyển vị lớn của đất, ảnh hưởng trực tiếp đến cọc. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, khi đào đất đến độ sâu nhất định, áp lực đất tác động lên cọc tăng lên, dẫn đến hiện tượng cọc bị nghiêng lệch hoặc gãy. Việc sử dụng phần mềm PLAXIS 3D Foundation giúp phân tích chính xác các tác động này và đưa ra các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

II. Nền đất yếu và tác động môi trường

Nền đất yếu tại TP.HCM là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình xây dựng. Đất yếu có đặc điểm là khả năng chịu lực thấp và dễ bị biến dạng khi chịu tải trọng. Điều này không chỉ gây ra sự phá hoại cọc mà còn ảnh hưởng đến an toàn công trình và tác động môi trường xung quanh. Nghiên cứu này đánh giá rủi ro và đề xuất các giải pháp kỹ thuật để hạn chế tác động tiêu cực của nền đất yếu.

2.1. Đặc điểm địa chất công trình

Địa chất công trình tại TP.HCM được đặc trưng bởi các lớp đất yếu dày, có chỉ số SPT thấp. Các lớp đất này thường nằm ở độ sâu từ -1m đến -26m so với mặt đất tự nhiên. Việc thi công hố đào trong điều kiện này đòi hỏi phải có các biện pháp kỹ thuật đặc biệt để đảm bảo sự ổn định của cọc và công trình.

2.2. Tác động môi trường và đánh giá rủi ro

Tác động môi trường của việc thi công hố đào trên nền đất yếu bao gồm sự lún đất, biến dạng công trình lân cận và ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước. Đánh giá rủi ro được thực hiện để xác định các yếu tố nguy cơ và đề xuất các biện pháp quản lý dự án hiệu quả, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và công trình.

III. Giải pháp kỹ thuật và quản lý dự án

Để đối phó với các vấn đề liên quan đến sự phá hoại cọc trong hố đào trên nền đất yếu, các giải pháp kỹ thuật và quản lý dự án được đề xuất. Các giải pháp này bao gồm việc sử dụng các phương pháp thi công tiên tiến, tối ưu hóa thiết kế cọc và tường chắn, cũng như áp dụng các biện pháp giám sát và quản lý chặt chẽ trong quá trình thi công.

3.1. Giải pháp kỹ thuật xây dựng

Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm việc sử dụng cọc ống ly tâm ứng suất trước để tăng khả năng chịu lực của cọc. Ngoài ra, việc áp dụng các phương pháp thi công như tường cừ Larsen và neo cáp giúp ổn định hố đào và giảm thiểu tác động của đất yếu lên cọc.

3.2. Quản lý dự án và giám sát thi công

Quản lý dự án đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công. Các biện pháp giám sát chặt chẽ, bao gồm việc sử dụng các thiết bị đo đạc hiện đại và phân tích dữ liệu thời gian thực, giúp phát hiện sớm các vấn đề và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc thi công hố đào sâu trong nền đất yếu tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng trở nên phổ biến do nhu cầu xây dựng các công trình ngầm như tầng hầm kỹ thuật, bãi đậu xe ngầm và hệ thống giao thông ngầm. Tuy nhiên, quá trình thi công này thường gặp phải các sự cố nghiêm trọng như cọc bị nghiêng lệch, gãy hoặc trồi lên, gây ảnh hưởng lớn đến an toàn và tiến độ công trình. Tại khu vực Quận 8, TP. Hồ Chí Minh, khảo sát địa chất cho thấy lớp đất yếu dày khoảng 25m với chỉ số SPT rất thấp, làm tăng nguy cơ phá hoại cọc trong quá trình thi công hố đào sâu. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích sự phá hoại của cọc bên trong hố đào trong nền đất yếu, tập trung vào việc đánh giá chuyển vị ngang và mômen uốn của cọc khi thi công hố đào sâu, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế rủi ro. Nghiên cứu sử dụng phần mềm PLAXIS 3D Foundation để mô phỏng ứng xử của cọc trong quá trình thi công, so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc thực tế tại hiện trường. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2012-2013, đặc biệt là công trình tại Quận 8 với lớp đất yếu dày 25m. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả thiết kế và thi công móng cọc trong điều kiện đất yếu, góp phần giảm thiểu thiệt hại kinh tế và đảm bảo an toàn công trình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Mô hình Mohr-Coulomb (MC): Mô hình cơ bản mô phỏng ứng xử đàn hồi - dẻo của đất, sử dụng 5 thông số cơ bản gồm mô đun Young, hệ số Poisson, góc ma sát trong, lực dính và góc giãn nở. Mô hình này giả định đất có mặt ngưỡng dẻo không thay đổi theo biến dạng, phù hợp cho phân tích ứng suất và biến dạng trong đất nền.

• Mô hình Hardening Soil (HS): Mô hình nâng cao mô phỏng ứng xử phi tuyến, không đàn hồi và phụ thuộc ứng suất của đất, cho phép mô phỏng biến dạng thể tích tái bền và biến dạng cắt dẻo. Mô hình này sử dụng các thông số như độ cứng gia tải ba trục, độ cứng nén lại và độ cứng gia tải nén cố kết, giúp dự đoán chính xác hơn ứng xử đất mềm và đất cứng trong điều kiện thi công thực tế.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH): Được áp dụng để mô phỏng quá trình thi công hố đào sâu và ảnh hưởng đến cọc bên trong hố đào. Phần mềm PLAXIS 3D Foundation được sử dụng để xây dựng mô hình 3D, phân tích ứng suất, biến dạng, chuyển vị và mômen uốn của cọc trong các giai đoạn thi công.

• Khái niệm chính: Chuyển vị ngang của đất và cọc, mômen uốn trong cọc, ảnh hưởng của chiều sâu tường chắn, khoảng cách cọc đến tường, và tác động của khối đất đắp gần hố đào.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu khảo sát địa chất thực tế tại công trình Quận 8, TP. Hồ Chí Minh, bao gồm các thông số SPT, đặc tính cơ lý của đất, kết quả quan trắc chuyển vị cọc ngoài hiện trường.

• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn công trình điển hình có lớp đất yếu dày 25m và sử dụng cọc ống ly tâm ứng suất trước làm móng, đại diện cho các công trình xây dựng trên nền đất yếu tại TP. Hồ Chí Minh.

• Phương pháp phân tích: Mô phỏng bằng phần mềm PLAXIS 3D Foundation với mô hình Hardening Soil để phân tích ứng xử của cọc trong quá trình thi công hố đào sâu. Các bước mô phỏng bao gồm xây dựng mô hình địa tầng, mô hình kết cấu cọc và tường chắn, chia lưới phần tử hữu hạn với số lượng nút tối ưu (khoảng 20.000-30.000 nút) để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả tính toán.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2013, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và so sánh với quan trắc thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển vị ngang của cọc tăng theo độ sâu đào: Kết quả mô phỏng cho thấy chuyển vị ngang lớn nhất của cọc đạt khoảng 60cm khi đào đến cao độ đáy đài móng tại công trình Quận 8. So với dữ liệu quan trắc ngoài hiện trường, kết quả mô phỏng tương đồng với sai số dưới 10%, chứng tỏ mô hình PLAXIS 3D Foundation có độ tin cậy cao.

2. Mômen uốn trong cọc vượt quá giới hạn chịu lực: Mômen uốn lớn nhất trong cọc tại vị trí tiếp giáp giữa lớp đất sét yếu và đất cứng vượt quá 100% khả năng chịu mômen uốn gây nứt của cọc, dẫn đến hiện tượng nghiêng lệch và gãy cọc. Tỷ lệ mômen uốn tăng lên đến 36% so với mômen uốn cho phép trong một số trường hợp.

3. Ảnh hưởng của khối đất đắp gần hố đào: Khi khối đất đắp được dời ra xa hố đào khoảng 12m, chuyển vị ngang của cọc giảm khoảng 20-30% so với trường hợp có khối đất đắp gần. Điều này cho thấy việc quản lý vị trí khối đất đắp là yếu tố quan trọng trong kiểm soát chuyển vị cọc.

4. Tác động của chiều dài ngàm tường chắn: Tăng chiều dài ngàm tường chắn vào đất nền làm giảm chuyển vị ngang và mômen uốn trong cọc từ 15% đến 25%, giúp cải thiện ổn định của cọc trong quá trình thi công hố đào sâu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự phá hoại cọc là do chuyển vị ngang quá mức của đất nền yếu gây ra mômen uốn vượt quá khả năng chịu lực của cọc. Kết quả mô phỏng và quan trắc thực tế đều cho thấy chuyển vị và mômen uốn tăng theo độ sâu đào, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc trong nền đất yếu. Việc sử dụng mô hình Hardening Soil trong PLAXIS 3D Foundation giúp mô phỏng chính xác ứng xử phi tuyến của đất mềm, từ đó dự đoán được các trạng thái ứng suất và biến dạng phức tạp trong quá trình thi công. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với báo cáo của Thasnanipan (1998) và Kok (2009) về vị trí mômen uốn lớn nhất tại mặt tiếp giáp giữa lớp đất yếu và đất cứng, cũng như tỷ lệ mômen uốn vượt quá giới hạn chịu lực. Biểu đồ chuyển vị ngang và mômen uốn có thể được trình bày qua các bảng và đồ thị thể hiện sự thay đổi theo giai đoạn thi công và các biến đổi về điều kiện biên như vị trí khối đất đắp và chiều dài ngàm tường chắn. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc lập kế hoạch thi công và thiết kế biện pháp chống đỡ nhằm hạn chế phá hoại cọc, đồng thời giảm thiểu thiệt hại kinh tế và đảm bảo an toàn công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu vị trí khối đất đắp: Đề nghị di dời khối đất đắp xa hố đào ít nhất 12m để giảm chuyển vị ngang của cọc từ 20-30%, giúp hạn chế mômen uốn vượt giới hạn. Chủ thể thực hiện là nhà thầu thi công, thời gian áp dụng ngay trong giai đoạn chuẩn bị thi công.

2. Tăng chiều dài ngàm tường chắn: Thiết kế tường chắn có chiều dài ngàm sâu hơn vào đất nền để giảm chuyển vị và mômen uốn trong cọc từ 15-25%. Chủ thể thực hiện là đơn vị thiết kế kết cấu, áp dụng trong giai đoạn thiết kế và thi công.

3. Sử dụng phần mềm mô phỏng PLAXIS 3D Foundation: Áp dụng mô phỏng phần tử hữu hạn để dự đoán ứng xử cọc và đất nền trước khi thi công, giúp lập kế hoạch thi công chính xác và phòng tránh sự cố. Chủ thể thực hiện là các kỹ sư thiết kế và tư vấn giám sát, áp dụng trong giai đoạn chuẩn bị dự án.

4. Giám sát chuyển vị cọc và đất nền liên tục: Thiết lập hệ thống quan trắc chuyển vị cọc và đất nền trong suốt quá trình thi công để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. Chủ thể thực hiện là đơn vị giám sát và chủ đầu tư, áp dụng xuyên suốt quá trình thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và địa kỹ thuật: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp mô phỏng ứng xử cọc trong nền đất yếu, hỗ trợ thiết kế móng cọc và tường chắn phù hợp với điều kiện thi công hố đào sâu.

2. Nhà thầu thi công công trình ngầm: Tham khảo các giải pháp kỹ thuật và biện pháp thi công nhằm hạn chế phá hoại cọc, đồng thời áp dụng các khuyến nghị về quản lý khối đất đắp và giám sát chuyển vị.

3. Chuyên gia tư vấn giám sát: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch quan trắc chuyển vị cọc và đất nền, đánh giá rủi ro và đề xuất biện pháp xử lý kịp thời trong quá trình thi công.

4. Nhà quản lý dự án và chủ đầu tư: Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn móng cọc trong nền đất yếu, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý, giám sát chặt chẽ tiến độ và chất lượng thi công nhằm giảm thiểu thiệt hại kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cọc bị nghiêng lệch và gãy trong quá trình thi công hố đào sâu?
   Chuyển vị ngang quá mức của đất nền yếu tạo ra mômen uốn lớn trong cọc, vượt quá khả năng chịu lực, dẫn đến nghiêng lệch và gãy cọc. Ví dụ tại công trình Quận 8, chuyển vị ngang cọc lên đến 60cm và mômen uốn vượt 100% giới hạn chịu lực.

2. Phần mềm PLAXIS 3D Foundation có vai trò gì trong nghiên cứu?
   PLAXIS 3D Foundation sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng ứng xử đất và cọc trong không gian ba chiều, giúp dự đoán chính xác chuyển vị và mômen uốn trong cọc theo các giai đoạn thi công, từ đó hỗ trợ thiết kế và lập kế hoạch thi công.

3. Ảnh hưởng của khối đất đắp gần hố đào đến cọc như thế nào?
   Khối đất đắp gần hố đào tạo ra tải trọng phụ lên cọc, làm tăng chuyển vị ngang và mômen uốn. Việc dời khối đất đắp ra xa hố đào khoảng 12m có thể giảm chuyển vị cọc từ 20-30%, giúp hạn chế phá hoại.

4. Chiều dài ngàm tường chắn ảnh hưởng ra sao đến ổn định cọc?
   Tăng chiều dài ngàm tường chắn vào đất nền giúp giảm chuyển vị và mômen uốn trong cọc từ 15-25%, cải thiện khả năng chịu lực và ổn định của cọc trong quá trình thi công hố đào sâu.

5. Làm thế nào để giám sát và phòng tránh sự cố cọc trong thi công hố đào?
   Thiết lập hệ thống quan trắc chuyển vị cọc và đất nền liên tục, sử dụng mô phỏng phần tử hữu hạn để dự đoán ứng xử công trình trước thi công, đồng thời quản lý vị trí khối đất đắp và thiết kế tường chắn phù hợp là các biện pháp hiệu quả để phòng tránh sự cố.

Kết luận

• Nghiên cứu đã phân tích thành công sự phá hoại của cọc bên trong hố đào sâu trong nền đất yếu tại TP. Hồ Chí Minh, đặc biệt là công trình Quận 8 với lớp đất yếu dày 25m.
• Kết quả mô phỏng bằng PLAXIS 3D Foundation cho thấy chuyển vị ngang và mômen uốn trong cọc vượt quá giới hạn chịu lực, phù hợp với quan trắc thực tế.
• Ảnh hưởng của khối đất đắp gần hố đào và chiều dài ngàm tường chắn là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ổn định cọc.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật như tối ưu vị trí khối đất đắp, tăng chiều dài ngàm tường chắn, áp dụng mô phỏng phần tử hữu hạn và giám sát chuyển vị liên tục nhằm hạn chế phá hoại cọc.
• Khuyến nghị áp dụng kết quả nghiên cứu trong thiết kế và thi công các công trình móng cọc trên nền đất yếu, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng cho các điều kiện địa chất và công trình khác.

Các đơn vị thiết kế, thi công và giám sát nên áp dụng mô hình mô phỏng và các giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả và an toàn thi công hố đào sâu. Chủ đầu tư cần tăng cường giám sát và đầu tư cho hệ thống quan trắc chuyển vị nhằm phát hiện sớm và xử lý kịp thời các sự cố.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TÔNG QUAN Chương này trình bày van đề liên quan đến ảnh hưởng của hé đào sâu đến các công trình xung quanh hồ dao do đất chuyển vị theo phương ngang, dựa trên co sở thu thập các tài liệu trong và ngoài nước. Nội dung cơ bản bao gém việc xem xét tác động của hố đào sâu đến cọc lân cận hố đào và các yếu tố sẽ được xem xét trong phân tích mô phỏng hố đào sâu. Các nghiên cứu ảnh hưởng của hỗ đào sâu đến cọc bên trong hỗ đào còn khá hạn chế, hầu hết các hoc giả nghiên cứu sự ảnh hưởng đến cọc bên ngoài hố đào do thi công hố đào sâu, mà chưa xét đến ảnh hưởng của cọc bên trong hé dao do quá trình thi công hồ đào sâu trong đất yếu. Sự cố coc bị nghiêng lệch trong quá trình thi công hồ đào sâu Hình 1.1 - Các cọc ống bị nghiêng lệch - Tram phân phối xi măng Hiệp Phước - Công trình trạm phân phối xi măng Hiệp Phước — Công ty cỗ phần xi măng Thang Long (khu công nghiệp Hiệp Phước- TP.HCM) Công trình sử dụng cọc ống BTCT chiều dài 33- 35m cho | tim cọc do Công ty Phan Vũ thiết kế.

Đặc biệt địa tang khu vực xây dựng có lớp bùn nhão dày đến 21m tính từ mặt đất tự nhiên. Công -15- trình sử dung giải pháp coc đóng va sau khi thi công có đến khoảng 80% số cọc đóng tại khu vực silô bị nghiêng lệch theo 1 hướng, Hình 1. - Công trình xây dựng cao ốc ở Phường Thảo Dién- Quận 2- TP.HCM cũng xảy ra sự cố tương tự khi hầu như toàn bộ phân cọc, móng bị nghiêng, có cọc bị gãy khúc. Thiệt hại sự cố này ước tính lên đến 10 tỷ đồng, việc khắc phục sự cỗ nay cũng hết sức phức tạp do đất nền đã bị xáo trộn rất nhiều, Hình 1.2 - Toàn cảnh sự cô các cọc ống bị nghiêng lệch và gãy Cao ốc Phường Thao Dién, Quán 2, TP.

Hô Chi Minh Hình 1.3 - Sự cô cọc bị nghiêng lệch — Nhà máy xử lý nước thai Bình Chánh - Công trình xử ly nước thai Bình Chánh (dự án cải thiện môi trường nước TP.HCM): sự cố xảy ra với khoảng 2664 cọc bị nghiêng lệch trong số 7474 cọc đã đóng và có khoảng 1970 bị nghiêng lệch vượt quá giới hạn cho phép, thiệt hại ước tính lúc bay giờ là khoảng 60 tỷ đồng. Ngay khi xảy ra sự cô Ban quan lý dự án đã chỉ đạo nhà thầu là liên doanh N.JV (Nhật Bản) giữ nguyên hiện trạng cọc tại _16- hiện trường và tiếp tục quan trac theo dõi dé có các dư liệu chính xác phục vu việc tìm giải pháp xử lý. Và trong quá trình đào đất dé thi công bé xử lý nước thải thì Chủ đầu tư, tư vẫn PCI và nhà thầu đã phát hiện một số cọc bị dịch chuyển theo phương ngang, Hình 1.4 - Sự cô các cọc ống bị nghiêng lệch và gay - Cao ốc Khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng, Quán 7, TP. Hô Chi Minh - Một số công trình móng cọc BTCT thi công tại huyện Cần Giò- TP.HCM xảy ra hiện tượng dau coc bị chuyển vị ngang sau khi thi công hạ coc băng phương pháp búa đóng và tiêu biểu là sự cố cọc của móng trụ cầu Lôi Giang, Rach Lá trên đường Rừng Sác-Huyện Cần Giờ.

Công trình cầu Rạch Lá sử dụng cọc BTCT A0cmx40cm dai từ 30-35m, đóng qua vùng dat sét nhão day khoảng 20m rồi đến lớp đất sét dẻo mém, đất tự nhiên là bờ sông thoải. Coc sau khi đóng được 1 tháng thì phát hiện sự cố cọc bị dich chuyền khoảng 3m. - Một công trình xây dựng cao ốc ở khu Phú Mỹ Hưng - Quận 7 khi đi thi công phan móng cọc thi đã xảy ra hiện tượng coc bị xô lệch, lam sat một phan đường đi. Theo nhận định của CONINCO thi nguyên nhân là do phương án chống đỡ không tốt trong lúc thi công cọc BTCT đã làm xảy ra hiện tượng sạt cọc.

Ước tính số tiền thiệt hại do sự có này khoảng 3-4 ty đồng. - Một số công trình cau, khi thi công cọc cho móng trụ cầu nằm ngay gan mép bờ sông cũng đã xảy ra sự cô cọc bị nghiêng lệch quá giới hạn cho phép, Hình 1.5 - Công trình móng tru câu sử dung cọc Ống bê tông ly tâm ứng suất trước - Công trình tai Quận 7- Phú Mỹ Hưng- TP.HCM áp dụng phương pháp móng coc ly tâm BTCT dự ứng lực — D500 thi công bang phương pháp ép thủy lực (ép đỉnh) đã xảy ra sự cố coc bị dịch chuyển ngang. Sự cố được phát hiện sau khi đơn vi thi công phần móng và ham tiến hành dao đất, khoảng cách sai lệch so với thiết kế ban đầu có tim lên đến hơn 0,6m va vượt qua ngoài phạm vi cho phép của quy trình thi công.6 - Công trình 13 tang tại Khu Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP. Hô Chi Minh Hình 1.7 - Khu vực coc bị nghiêng lệch — Cong trình 13 tang Khu do thi moi Phu Mỹ Hưng, Quán 7, TP.

Hô Chi Minh Và gan đây trong năm 2011, công trình 15 tầng, Quận 8, TP. Hồ Chí Minh. Trong quá trình tiễn hành thi công dao đất dé thi công đài móng thi gặp sự cố cọc bị nghiêng lệch và gãy tại 2 móng MI & M2, cọc bị chuyển vị lớn nhất lên đến khoảng 60cm. Nguyên nhân ban đầu được xác định do đơn vị thi công đã vận chuyển đất trong hé dao và tập kết gần mép hé đào khoảng 12m, cao 4m.

Đặc biệt địa chất ở đây rất yếu có lớp sét yếu dày khoảng 25m.8 - Toàn cảnh hồ đào — Công trình 15 tang, Quận 8, TP. Hô Chi Mình Hình 1.9 - Tường cu Larsen bi chuyén dich — Công trình 15 tang, Quan 6, TP. Hồ Chi Minh Hình 1.10 - Coc bi nghiêng léch khi tiễn hành đào đến cao độ đáy đài - Công trình 15 táng, Quan 8, TP. Hồ Chi Minh - 20- Hiện tượng chuyển vị ngang dau cọc xảy ra sau khi thi công dẫn đến tọa độ các cọc thay đôi.

Việc xác định chất lượng cọc và khả năng mang tải còn lại của cọc cũng như dé ra các biện pháp xử lý khắc phục và cấp thiết để giảm bớt chi phí và thời gian cũng như làm giảm bớt sự chậm trễ tiễn độ thi công và tính hiệu quả của dự án. Do đó, cần phân tích đánh giá ảnh hưởng của hồ dao sâu, đặc biệt công trình có lớp đất yếu dày. Các trang thái ứng xử của cọc trong nên đất yếu PETE ET || —Toöp sand layer — 1—- m«œ I Clay layer 6m Pile Sand layer 13m :| Bm |: A-A _‡V V | eo at a DG NM yA Pian view — S=TO d=1.11 - Mặt bằng và mặt cắt mô hình tính toán (Bransby và Springman, 1995) M. Springman (1995) đưa ra một báo cáo về phân tích ứng xử ngăn hạn của nhóm cọc chịu áp lực bên do biến dạng của lớp đất sét dẻo dưới tác dụng của tai lân cận bằng phương pháp phan tử hữu hạn 3D.

Nhóm cọc gém 2 hang coc với đường kính 1,27m và dai 19m, được cắm vào trong đất, (Hình 1.11) được nghiên cứu. Mô hình này cũng được sử dụng trong mô hình thí nghiệm máy ly tâm của Bransby. Khoảng cách giữa các cọc là 6,67m dọc theo hàng cọc, bệ cọc có chiều dai 9m và dày Im dé đảm bảo độ cứng. Trên bề mặt lớp sét được phủ thêm Im lớp cát có tải trọng 17kPa.

Tải tăng cường được đắp vào bề mặt lớp đất cách cạnh bệ cọc là Im. ° Oo 50 100 150 200 Surcharge load, kPa.12 - Chuyên vị của nhóm cọc dưới sự tác dụng cua tai tang cường 150 L Front: 3-d F. ee $ ơ eS Back: 3-d FE. centrifuge a - = oo o* cả 50 B oO sẽwoes se ieee? eee 2 § Mee ee Front: prototype 1.e 0 50 100 150 200 Surcharge load, kPa.13 - Ap lực bên của cọc dưới tac dung cua tải tăng cường (chi phân tích theo phương pháp PTHH) 200 :.

Front: centrifuge Back: prototype 1. centrifuge __ s Back: centrifuge Front: prototype 2. on * toi see aie Back: 3-d F. g “` eee 7" centrifuge nes 2 ° awe Back: prototype 1.

= ah Front: prototype 2.06 lateral pile displacement 6 , m.14 - So sánh theo biểu đồ p-6 tại độ sâu 3.15m phía trước và sau hang cọc Kết quả tìm được của 2 phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp máy ly tâm là tương đương. Nghiên cứu này đề nghị sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn 3D trong mô hình hóa các van đề liên quan đến tải trọng bên của cọc và nhóm cọc, có thê hữu dung trong thiệt kê và hiêu sâu hơn về ứng xử của nên dat. _22- Poulos và Chen (1996) đã làm một phân tích hai giai đoạn băng cách sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn và phương pháp phan tử biên dé phân tích ứng xử của cọc cạnh hồ đào không được chống đỡ, gây chuyền vị bên của lớp đất trong nền đất sét. Ban dau, lộ trình bién dang theo phương pháp phan tử hữu han được dùng để mô phỏng quá trình thi công hố dao và phát sinh chuyển vị của nền đất, khi đó chuyền vị nền đất có thể xảy ra.

Những dữ liệu về chuyển vị đất mới phát sinh đó được dùng dé nhập vào mô hình phan tử biên dé phân tích ứng xử của cọc như Hình 1.15 [2]: Trong đó: B: nửa chiều rộng hồ dao H: chiều dày lớp đất X: khoảng cách từ cọc đến hé đào cy: sức chống cắt không thoát nước của đất E,: module Young của đất y: trọng lượng riêng của đất L,: chiéu dai coc d: duong kinh coc E,: module Young cua coc h„a„: chiêu sâu dao tôi đa a B + x rl he ! | T1 ¬"_Ì z H =22m , F, B = 4m | Cy =50kPa | E, =400c,=20MPa Y =20kNm3 | Lp =22m d =0.5m | E, =30000MPa G6 WfWŒf((&ŒŒWŒ(ŒŒŒWGŒGŒGG&GŒWŒđŒa Hình 1.15 - Bài toán cơ ban của Poulos-Chen (1996) _23- Bai báo cung cấp phương pháp phân tích ứng xử của cọc đối với hỗ đào gây chuyển vị bên cho lớp đất, tiêu biểu là hỗ dao không được chống đỡ trong lớp đất sét. Nhân tố quyết định ảnh hưởng đến ứng xử của cọc đơn bao gốm hồ đảo sâu, thông số địa chất, thông số cọc và điều kiện trạng thái của phan dau coc. Đối với bai toán biến dạng phang của hồ đào thì sử dung phương pháp phan tử hữu hạn hai chiều còn phân tích ứng xử của cọc thì sử dụng phương pháp phần tử bién.