Chương 1: Tổng quan về sức chịu tải cọc khoan nhéi trên Thế Giới và Việt Nam. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc khoan nhỗi. - Chương 3: Xác định góc ma sát giữa cọc khoan nhdi và dat. - Chương 4: Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhỏi chung cư Bến Vân Đồn.
Tính thực tiễn và tính khoa học của đề tài: Đề tài nghiên cứu các phương pháp tính toán lý thuyết sức chịu tải cọc khoan nhồi, so sánh với kết quả thí nghiệm hiện trường của một công trình thực tế. Từ đó rút ra được cách tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi mang lại giá trỊ tính toán sát với thực tế nhất, tránh lãng phí cũng như những sự cố khi thi công cọc khoan nhồi như là sức chịu tải cọc khoan nhồi không đạt được giá tri thiết kế.Dự kiến, kết luận và kiến nghị: - _ Nghiên cứu tông quan về lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc khoan nhôi cho một công trình cụ thé và so sánh kết quả thí nghiệm hiện trường. - _ Nghiên cứu góc ma sát giữa cọc khoan nhỏi và đất cũng như ảnh hưởng của hệ số góc ma sát giữa cọc khoan nhỏi va đất tới kết quả tính toán sức chịu tải cọc khoan nhdi. - __ Hạn chế và hướng phát triển của dé tài là nghiên cứu nhiều công trình thực tế để đưa ra cách tính toán sức chịu tải cọc khoan nhéi cho từng khu vực địa chất cụ thé.
-13- CHUONG 1: TONG QUAN VE SUC CHIU TAI COC KHOAN NHỎI Ở VIET NAM VA TREN THE GIOI 1. Tong quat vé coe: Từ rat xa xưa, con người đã biết sử dụng cọc gỗ đóng xuống sâu để gánh đỡ công trình có tai trọng lớn hoặc các lớp đất bên trên mặt không đủ khả năng chịu tải trực tiếp. Thời tiền sử, cọc đã được sử dụng để gánh đỡ các nhà trong vùng hồ Lucerne và những công trình tương tự cũng tôn tại trong vùng Tân-Guine. Mặt khác, người ta cũng ghi nhận được khi tháp Campanile sụp đồ năm 1902, những cọc gỗ gánh đỡ nó năm dưới mực nước ngầm được tìm thay vẫn còn trạng thái tốt và được sử dụng lại cho công trình tái tạo trên nên cũ.
Thời xa xưa ây, con người đã đóng cọc băng những chày v6 lớn, những chày v6 kéo tay, những bánh xe nước đóng cọc,. Các máy búa hơi nước dùng để đóng cọc được phát minh bởi Nasmyth năm 1845. Cho đến nay, đã có rất nhiều phương tiện hạ cọc như búa rơi, búa hơi đơn động. búa hơi song động, búa diesel kiểu cột và kiểu ống, búa thủy lực, búa rung hoặc các biện pháp hạ cọc bằng XÓI nước.
Quá trình phát triển các loại cọc cũng chính là sự phát triển các phương pháp hạ cọc, ngay những năm gan kẻ trước chiến tranh thế giới lần hai, 1936, kỹ sư Franki, người Ý, đã phát minh ra phương pháp cấu tạo cọc nhỏi bê tông vào những lỗ trống trong nên đất. Cho đến ngày nay, rất nhiều phương pháp tao cọc nhỏi bê tông tại chỗ, tiết diện tròn, chữ nhật, chữ I, chữ H,. băng các lưỡi khoan hay là gau dao,. có ống vách, hoặc giữ 6n định thành vách bang dung dịch huyền phù.
Đến cuối thế kỷ XX, kỷ lục về chiều sâu cọc nhỏi là 125m dưới tòa tháp đôi ở thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia. Dinh nghia coc: Coc thuộc loại móng sâu là loại móng có sức chịu tải theo đất nền bao gồm thành phan ma sát xung quanh móng với đất và có chiêu sâu chôn móng khá lớn so với bề rộng móng. Móng cọc bao gồm ba bộ phận: cọc, dai cọc và đất bao quanh cọc. Cọc là bộ phận chính có tác dụng truyền tải trọng công trình lên đất ở mũi cọc và lớp đất xung -14- quanh.
Đài cọc có tác dụng là tạo liên kết giữa các cọc thành một khối liên kết và phân bó tải trọng công trình lên các cọc. Dat bao quanh được lèn chặt tiếp thu tải trọng công trình và phân bố đều hơn lên mũi cọc. Ưu điểm: giảm khối lượng làm đất, tận dụng đất nền cũ, giảm vật liệu xây dựng làm móng, cơ giới hóa trong việc thi công, trong một số công trình phức tạp thì cần phải dùng móng cọc cho tải trọng rất lớn, hoặc trên nên đất yếu thì giảm độ lún. Phân loại cọc: 1.
Theo sự làm việc: - Coc chống: truyền tải trọng lên lớp đất đá có cường độ lớn, lực ma sát xung quanh thực tế không xuất hiện. Khả năng chịu tải của cọc chỉ phụ thuộc vào khả năng chịu tải của đất đầu mũi cọc. - Coc treo: đất bao quanh coc la dat chiu nén (dat yéu) và tải trọng được truyền lên nền nhờ lực ma sát ở xung quanh cọc và cường độ của đất đầu mũi cọc. Theo vật hiệu: - Coc gỗ: thường được sử dung là thông, tram, tre.
dưới dang cọc don, đôi khi dạng tổ hợp các thanh đơn thành bó cọc hoặc phối hợp với các loại cọc khác như gỗ — bê tông, thép — gỗ. Cọc gỗ phải được thường xuyên nằm dưới mực nước ngầm nhằm giữ cho phan thé gỗ không bị tan công bởi mốc, mục, môi, mọt. Coc gỗ - Coc bé tong: có nhiéu loai coc bé tong nhu cac loai coc chế tao sẵn đặc ruột hoặc rỗng ruột và hạ băng búa đóng, hoặc ép băng các kích thủy lực, hay hạ bằng xói nước, đôi khi kết hợp khoan mỗi và đóng. Mặt khác, ta cũng còn các loại cọc đúc bê tông ngay trong các hố khoan (hoặc đào) tại chỗ, thường được gọi chung là cọc nhôi, loại này cũng có nhiều phương pháp thực hiện: khoan hoặc đào đơn giản trong sét có độ dẻo từ trung bình đến cao, hoặc phải giữ 6n định thành vách bang ống chống hay sử dụng dung dịch huyền phù bentonite khi gặp đất rời.
Theo phwong cua truc coc: - Coc đứng (trục cọc thăng đứng) - Coc xiên 1. Theo cách ha cọc: - Coc dong - Coc ép - Coc khoan nhôi - Coc khoan hạ 1. Theo cách chê tao cọc: - Coc đúc san - Coc đồ tại chỗ 1. Tông quan về sức chịu tai cọc khoan nhoi trên thê giới: Trong những ngày dau của nên văn minh, từ truyền thông, quôc phòng, chiên lược diém của các lang và thi trân đêu nam gan các con sông và hô.
Vi vậy việc tăng cường sức chịu nên dat với một sô hình thức đóng cọc rat quan trọng. Coc gỗ đã bị day vào mặt đất bang tay hoặc 16 đã đào và đầy với cát và đá. Nam 1740 -]7- Christoffoer Polhem phát minh ra thiết bị đóng cọc mà tương đồng dé ngày đống cơ chế lái xe. Cọc thép đã được sử dụng từ năm 1800 và cọc bê tông kế từ khoảng năm 1900.
Cuộc cách mang công nghiệp đã mang về những thay đối quan trọng trong việc khoan hạ cọc thông qua việc phát minh ra máy hơi nước và điều khiến diesel. Gan đây hơn, nhu cau ngày càng tăng về nhà ở và xây dựng đã buộc chính quyền và các cơ quan phát triển để khai thác vùng đất với đặc điểm đất nghèo. Điều này đã dẫn đến sự phát triển và cải thiện cọc và hệ thống khoan hạ cọc. Móng coc đã được sử dụng như là mang tải và hệ thống chuyến tải trong nhiều năm.
Trên thế gidi, CÓ rất nhiều công trình nghiên cứu các phương pháp xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi. Có thé kế đến một số nghiên cứu như: - M. GIANESELLI — Pile bearing capacity prediction by means of static penetrometer CPT. Rausche — Design and construction of Driven Pile Foundations.
Tan Yean Chin, Chow chee Meng - Design and construction of Bored Pile Foundations. (Ipoh , 2003) Đi đôi với những nghiên cứu về sức chịu tải cọc là các tiêu chuẩn thiết kế sức chịu tai cọc của các nước khác nhau: tiéu chuẩn thiết kế Austroad -1992 của Úc, tiêu chuẩn AASHTO-LRFD-1998 của Mỹ. Tong quan về sức chịu tai cọc khoan nhồi ở Việt Nam: Sau chiến tranh, nhiều đô thị bị tàn phá và phải xây dựng lại hoàn toàn. Nhiều công trình lớn đã, đang và sẽ được xây dựng.
Địa tầng ở các thành phố lớn ở đồng bằng sông Hồng và đồng băng sông Cửu Long rất phức tạp, phía trên là lớp đất yếu có chiều dày lớn, vì vậy móng cọc ngày cảng được sử dụng rộng rãi. Công nghệ và và thiết bị thi công móng cọc thời gian qua cũng đã được phát triển. Các thiết bị thi công cọc nhéi, cọc barrette đã được nhập về. Máy ép cọc có lực ép lớn cũng đã có mặt ở Việt Nam.
Vật liệu chế tao cọc thời gian qua cũng đã đáp ứng cơ bản yêu cau kỹ thuật. Va quan trong hơn cả là kinh nghiệm về công tác -18- tư van, thi công của người Việt Nam đã được nâng cao, chất lượng thi công đã được cải thiện đáng kê. Ở Việt Nam, van đề sức chịu tải cọc khoan nhồi cũng là một đề tài rất được quan tâm. Một vài tác giả và nhóm tác giả đã nghiên cứu sức chịu tải cọc khoan nhỏi như: - PGS.
Nguyễn Văn Ngọc, Khoa Công trình Thủy, trường Dai hoc Hàng Hải và ThS. Nguyễn Quang Tuấn, trường Dai học Hai Phòng — Một số van đề về xác định sức chịu tải của cọc trên nền đất yếu. (Tạp chí Khoa học Hàng Hải số 17- 4/2009) - D6 Hữu Dao, Truong Dai hoc Bach Khoa, Dai hoc Da Nang — Nghiên cứu thực nghiệm xác định sức chịu tải của cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh và so sánh với các quy trình hiện hành ở Việt Nam.2010) -19- CHUONG 2: CƠ SỞ LY THUYET XÁC ĐỊNH SUC CHIU TAI COC KHOAN NHOI 2. Tổng quan về tính toán sức chịu tai coc khoan nhi: Cho đến nay, mặc dù người ta đã biết sử dụng cọc dé gánh đỡ công trình từ rất lâu, nhiều tác giả đã đưa ra một số phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn, kết quả tính toán có thé tin cậy được nhưng nhìn chung các phương pháp tính toán đều dựa vào một trong hai xu hướng là: tính toán sức chịu tải cọc đơn dựa theo chỉ tiêu của đất nền và tính toán sức chịu tải của cọc đơn dựa vào kết quả khảo sát băng thiết bị thí nghiệm ở hiện trường.
Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nên: Trong tính toán thực tế người ta phân chia sức chịu tải theo đất nén thành hai thành phan: thành phan chịu mũi và thành phan ma sát xung quanh cọc. Gọi Q, là sức chịu tải cực han của cọc gôm tong sức chong cắt giữa đất và vật liệu làm cọc ở mặt bên cọc @_ cùng với sức gánh đỡ của đất dưới mũi cọc Q, được tinh theo H.