Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Tích Sức Chịu Tải Cọc Bê Tông Ly Tâm Ứng Lực Trước Theo Phương Pháp Hypermega

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước nodular thi công theo phương pháp hypermega.

• Tác giả: Lê Trọng Thạch
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước trong xây dựng địa kỹ thuật
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Sức chịu tải cọc trong xây dựng địa kỹ thuật

Sức chịu tải cọc là yếu tố quan trọng trong thiết kế nền móng công trình. Luận văn tập trung phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (BTLT ULT) thông qua các phương pháp tính toán và mô phỏng. Các tiêu chuẩn như TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012 được sử dụng để tính toán sức chịu tải dựa trên vật liệu cọc. Phương pháp phân tử hữu hạn (FEM) được áp dụng để mô phỏng và so sánh với kết quả thử nghiệm thực tế.

1.1. Tính toán sức chịu tải theo vật liệu

Phương pháp tính toán sức chịu tải cọc dựa trên vật liệu được thực hiện theo các tiêu chuẩn Việt Nam. Các thông số như cường độ bê tông, ứng suất trước và đặc tính cốt thép được xem xét. Kết quả tính toán được so sánh với công thức đề xuất của Japan Pile Corporation, mang lại cái nhìn toàn diện về khả năng chịu tải của cọc.

1.2. Mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Phần mềm Plaxis 2D được sử dụng để mô phỏng sức chịu tải cọc. Mô hình này giúp xác định ứng suất và chuyển vị tại các điểm khác nhau của cọc. Kết quả mô phỏng được so sánh với thử nghiệm tải tĩnh, từ đó đánh giá độ chính xác của phương pháp.

II. Ứng dụng công nghệ Hyper MEGA trong thi công cọc

Công nghệ Hyper-MEGA được áp dụng rộng rãi trong thi công cọc tại Việt Nam, đặc biệt ở TP.HCM và các khu vực lân cận. Quy trình thi công bao gồm tạo hố khoan, bơm vữa chèn và lắp đặt cọc Nodular và PHC. Phương pháp này đảm bảo độ ổn định và hiệu quả trong thi công nền móng.

2.1. Quy trình thi công cọc

Quy trình thi công theo phương pháp Hyper-MEGA bao gồm các bước: tạo hố khoan, mở rộng hố khoan, bơm vữa chèn hông và đáy cọc, sau đó lắp đặt cọc Nodular và PHC. Quy trình này đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong thi công.

2.2. Ứng dụng thực tế

Công nghệ Hyper-MEGA được áp dụng trong các dự án như Crescent Mall 2, Đường trượt số 2 và Trung tâm Văn hóa Điện ảnh TP.HCM. Kết quả thi công và thử nghiệm tải tĩnh cho thấy hiệu quả vượt trội của phương pháp này trong việc đảm bảo sức chịu tải cọc.

III. Phân tích hệ số sức kháng mũi cọc

Hệ số sức kháng mũi cọc (α) được xác định thông qua phân tích kết quả thử nghiệm và mô phỏng. Kết quả cho thấy hệ số α đối với đất sét và đất cát có sự khác biệt đáng kể so với công thức đề xuất của Japan Pile Corporation. Điều này giúp cải thiện độ chính xác trong tính toán thiết kế.

3.1. Xác định hệ số α cho đất sét

Hệ số sức kháng mũi cọc đối với đất sét được xác định thông qua mô phỏng và thử nghiệm. Kết quả cho thấy hệ số α dao động từ 254 đến 214, tương ứng với 68% và 57% so với công thức đề xuất của Japan Pile Corporation.

3.2. Xác định hệ số α cho đất cát

Đối với đất cát, hệ số sức kháng mũi cọc dao động từ 401 đến 504, tương ứng với 97% và 122% so với công thức đề xuất. Kết quả này cho thấy sự phù hợp cao của phương pháp mô phỏng trong việc xác định hệ số α.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận văn đã phân tích toàn diện sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thông qua các phương pháp tính toán và mô phỏng. Kết quả cho thấy sự phù hợp cao giữa phương pháp phần tử hữu hạn và thử nghiệm thực tế. Công nghệ Hyper-MEGA được khuyến nghị áp dụng rộng rãi trong thi công nền móng tại Việt Nam.

4.1. Kết luận

Phương pháp phần tử hữu hạn và công nghệ Hyper-MEGA mang lại hiệu quả cao trong việc tính toán và thi công sức chịu tải cọc. Kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực xây dựng địa kỹ thuật.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến phương pháp tính toán sức chịu tải cọc để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các công trình hiện đại. Công nghệ Hyper-MEGA nên được áp dụng rộng rãi hơn trong các dự án xây dựng tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa với tốc độ nhanh chóng tại các đô thị lớn của Việt Nam đã thúc đẩy mạnh mẽ nhu cầu xây dựng các công trình nhà cao tầng, tổ hợp thương mại và công trình cảng biển chịu tải trọng lớn từ 5000 kN đến hơn 6050 kN. Tại Nhật Bản, công nghệ khoan hạ cọc Hyper-MEGA đã khẳng định vị thế vượt trội khi chiếm tới 49% thị phần cọc bê tông đúc sẵn trong suốt 25 năm qua với hơn 2000 công trình áp dụng mỗi năm. Nhận thấy tiềm năng to lớn đó, từ tháng 03/2014, công nghệ này đã được chuyển giao và triển khai tại Việt Nam thông qua sự hợp tác giữa tập đoàn Japan Pile Corporation và Công ty Cổ phần Phan Vũ. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất trong thực tiễn xây dựng nước ta là sự thiếu vắng các tiêu chuẩn thiết kế đồng bộ và dữ liệu thực nghiệm kiểm chứng cho điều kiện địa chất trầm tích đặc thù tại các tỉnh phía Nam.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA được thực hiện nhằm giải quyết trực tiếp khoảng trống kỹ thuật này. Mục tiêu cụ thể của đề tài là đánh giá toàn diện sức chịu tải dọc trục của cọc đơn thông qua 3 phương pháp tiếp cận: tính toán giải tích theo tiêu chuẩn Việt Nam, tính toán theo công thức thực nghiệm của Japan Pile Corporation, và mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm Plaxis 2D.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chuỗi dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ tháng 01/2018 đến tháng 06/2018 tại 4 dự án quy mô lớn gồm: Crescent Mall 2 (Quận 7, TP.HCM với diện tích 6553 m2), Đường trượt số 2 thuộc Dự án Mỏ Sao Vàng và Đại Nguyệt (Cảng Vietsovpetro, TP. Vũng Tàu), Trung tâm Văn hóa Điện ảnh TP.HCM (Quận Tân Bình với tổng diện tích sàn 26000 m2) và Chung cư M8 The Peak thuộc khu phức hợp Midtown (diện tích 56331 m2 tại Nam Sài Gòn). Ý nghĩa thực tiễn nổi bật của công trình là xác lập cơ sở dữ liệu giúp tối ưu hóa chi phí nền móng xuống mức 200.000 đến 250.000 đồng/tấn tải trọng chịu lực, giảm từ 15% đến 20% so với phương án cọc khoan nhồi truyền thống (vốn dao động từ 250.000 đến 300.000 đồng/tấn).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết đa tầng, kết hợp chặt chẽ giữa các quy chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành và lý thuyết cơ học đất hiện đại:

Thứ nhất, khung lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu căn cứ theo hệ thống tiêu chuẩn quốc gia bao gồm TCVN 10304:2014 về móng cọc, TCVN 7888:2014 về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và TCVN 5574:2012 về kết cấu bê tông cốt thép. Phương pháp này xác định cường độ nén dọc trục giới hạn và tính toán tổn thất ứng suất do từ biến, co ngót và chùng ứng suất cốt thép dưới sự kiểm soát của hệ số uốn dọc phi.

Thứ hai, cơ sở lý thuyết tính toán sức kháng mũi và ma sát hông do chuyên gia K. Ogura thuộc Japan Pile Corporation đề xuất, tích hợp theo Tiêu chuẩn Cầu đường Nhật Bản (Specification for Highway Bridges). Lý thuyết này mô hình hóa sức kháng mũi đơn vị qp thông qua chỉ số SPT và hệ số sức kháng mũi alpha, kết hợp hệ số mở rộng đáy cọc omega.

Khung lý thuyết vận dụng 5 khái niệm chuyên ngành cốt lõi: cọc bê tông ly tâm ứng lực trước dạng đốt Nodular (NPH), cọc ly tâm tiêu chuẩn (PHC), công nghệ khoan tạo lỗ mở rộng đáy Hyper-MEGA, hệ số sức kháng mũi cọc thực nghiệm alpha và cường độ nén nở hông qu của vữa xi măng đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của luận văn được tổng hợp đồng bộ từ hồ sơ khảo sát địa chất công trình, kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT với giá trị N dao động từ 22 đến 34.8, kết quả thí nghiệm nén tĩnh dọc trục cọc đơn ngoài hiện trường và quy trình thí nghiệm bảo dưỡng mẫu vữa xi măng đất theo tiêu chuẩn JIS A7201:2009.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu chọn mẫu có chủ đích với 4 công trình tiêu biểu đại diện cho 2 điều kiện địa chất nền móng mũi cọc đặc trưng tại miền Nam: đất cát/cát bụi (Crescent Mall 2 có N = 25, Chung cư M8 có N = 22) và đất sét dẻo/sét ít dẻo (Đường trượt số 2 có N = 25.3, Trung tâm Văn hóa Điện ảnh TP.HCM có N = 34.8).

Phương pháp phân tích trọng tâm là mô hình hóa số bằng phương pháp phần tử hữu hạn 2D (FEM) thông qua phần mềm Plaxis 2D, sử dụng mô hình vật liệu đất tăng bền Hardening Soil Model. Lý do lựa chọn mô hình Hardening Soil là khả năng mô phỏng chân thực hành vi phi tuyến của đất nền dưới trạng thái ứng suất đa trục, phân biệt rõ ràng giữa mô đun biến dạng khi gia tải cát tuyến E50, mô đun tiếp tuyến nén cố kết Eoed và mô đun dỡ tải - tái gia tải Eur (với quy ước Eur = 3E50). Toàn bộ quá trình nghiên cứu và phân tích số liệu được triển khai chặt chẽ theo timeline 6 tháng, từ ngày 15/01/2018 đến ngày 17/06/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích đối sánh chuyên sâu giữa phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D, phương pháp giải tích và số liệu thử tải tĩnh tại hiện trường đã làm sáng tỏ 4 phát hiện quan trọng:

Một là, sức chịu tải giới hạn tính toán theo mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng cấp tải phá hủy cho kết quả tương thích rất cao với giới hạn bền vật liệu của tổ hợp cọc. Cụ thể, tại công trình Crescent Mall 2, sức chịu tải theo Plaxis 2D đạt 19250 kN (so với sức chịu tải vật liệu 19584 kN và công thức Japan Pile 13200 kN). Tại công trình Đường trượt số 2, sức chịu tải Plaxis đạt 18500 kN (so với vật liệu 19612 kN và Japan Pile 17248 kN). Tại Trung tâm Văn hóa Điện ảnh, sức chịu tải Plaxis đạt 16940 kN (so với vật liệu 20957 kN và Japan Pile 17166 kN). Tại Chung cư M8 The Peak, sức chịu tải Plaxis đạt 19250 kN (so với vật liệu 19579 kN và Japan Pile 17023 kN).

Hai là, hệ số sức kháng mũi cọc alpha đối với nền đất dính (đất sét) xác định từ mô phỏng số Plaxis 2D chỉ đạt giá trị lần lượt là 254 (tại Đường trượt số 2) và 214 (tại Trung tâm Văn hóa Điện ảnh). Mức giá trị này thấp hơn đáng kể so với lý thuyết của Japan Pile Corporation, chỉ tương ứng lần lượt bằng 68% và 57% giá trị alpha đề xuất từ Nhật Bản.

Ba là, hệ số sức kháng mũi cọc alpha đối với nền đất rời (đất cát) đạt giá trị vượt trội với 401 (tại Crescent Mall 2) và 504 (tại Chung cư M8). Các giá trị này tương ứng đạt 97% và 122% so với hệ số alpha do Japan Pile Corporation ban hành, chứng minh nền cát tại khu vực nghiên cứu có khả năng huy động sức kháng đáy cực kỳ mạnh mẽ.

Bốn là, chất lượng vữa chèn đóng vai trò quyết định đến ma sát thành và sức kháng đáy. Với tỷ lệ nước/xi măng W/C = 0.59 cho phần vữa tạo cứng đáy (hàm lượng xi măng 700 kg/m3) và W/C = 1.00 cho phần vữa chèn hông (hàm lượng xi măng 600 kg/m3), cọc hình thành bầu vữa tăng cứng đáy cao khoảng 3.2 m (gồm 2.0 m phía trên và 1.2 m phía dưới mũi cọc), giúp tăng cường độ nén nở hông thiết kế đạt 10 MPa đến 20 MPa.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm rõ rệt của hệ số sức kháng mũi alpha trong nền đất sét (dao động từ 57% đến 68% so với lý thuyết Nhật Bản) phản ánh tính chất trầm tích trẻ của vùng hạ lưu sông Sài Gòn và Đồng Nai. Đất sét tại đây có độ ẩm tự nhiên cao, chỉ số dẻo lớn và tốc độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng chậm khi chịu tải trọng cục bộ lớn dưới mũi cọc. Ngược lại, trong nền đất cát, quá trình khoan mở rộng đáy kết hợp áp lực phun ép vữa xi măng đã tạo ra hiệu ứng đầm chặt cơ học xung quanh mũi cọc, làm gia tăng góc ma sát trong và khiến hệ số alpha đạt tới 122%.

Khi so sánh với các nghiên cứu cọc khoan nhồi truyền thống có cùng đường kính D800mm, công nghệ Hyper-MEGA cho thấy sức kháng ma sát thành cọc cao hơn nhờ các mấu đốt Nodular kết hợp lớp vỏ xi măng đất chèn chặt thành vách hố khoan, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng lắng cặn bùn bentonite.

Toàn bộ chuỗi dữ liệu phản ứng tải trọng - chuyển vị đầu cọc của 4 dự án có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ đường cong P-S và bảng tổng hợp phân bố ứng suất pháp, ứng suất tiếp dọc thân cọc. Biểu đồ đường cong quan hệ tải trọng và chuyển vị thể hiện rõ pha đàn hồi tuyến tính ở các cấp tải ban đầu và chuyển dần sang pha dẻo tái bền ở cấp tải phá hủy, khẳng định tính chính xác của mô hình Hardening Soil.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuẩn hóa và nâng cao hiệu quả ứng dụng cọc Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA tại Việt Nam, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp mang tính hành động cao:

Thứ nhất, hiệu chỉnh hệ số sức kháng mũi cọc trong công tác tính toán thiết kế. Các kỹ sư và đơn vị tư vấn thiết kế địa kỹ thuật cần áp dụng hệ số suy giảm từ 0.57 đến 0.68 đối với hệ số alpha khi thiết kế mũi cọc đặt trong lớp đất sét tại TP.HCM và vùng phụ cận. Ngược lại, đối với nền đất cát, có thể tự tin áp dụng 100% hệ số đề xuất của Japan Pile Corporation. Timeline áp dụng: Bắt đầu thực hiện ngay trong giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi và thiết kế kỹ thuật từ năm 2018.

Thứ hai, chuẩn hóa quy trình thi công và quản lý chất lượng cấp phối vữa xi măng đất tại hiện trường. Đơn vị thi công và tư vấn giám sát phải kiểm soát nghiêm ngặt thời gian bơm trộn (15 phút cho mũi cọc, 50 phút cho thân cọc) và duy trì tỷ trọng dung dịch vữa với tỷ lệ W/C từ 0.59 đến 1.00. Tiến hành đúc mẫu và lưu dưỡng theo tiêu chuẩn JIS A7201:2009 với tần suất 1 tổ mẫu (3 viên) cho mũi cọc và 1 tổ mẫu cho thân cọc, bảo đảm target metric cường độ nén 28 ngày đạt từ 10 MPa đến 20 MPa.

Thứ ba, tối ưu hóa tổ hợp chiều dài cọc cho từng loại công trình. Chủ đầu tư và các tổng thầu xây dựng nên áp dụng tổ hợp linh hoạt giữa 10 m đến 12 m cọc Nodular D800-600mm đoạn mũi và 31 m đến 37 m cọc PHC đoạn thân để đạt sức chịu tải thiết kế từ 5000 kN đến 6050 kN, hướng tới mục tiêu giảm 15% đến 20% tổng chi phí gói thầu móng. Timeline hoàn thiện thiết kế tối ưu trong vòng 1 đến 2 tháng trước khi ép cọc đại trà.

Thứ tư, xây dựng và ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật cấp ngành và quốc gia. Kiến nghị Bộ Xây dựng phối hợp cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành tổng kết dữ liệu thử tải để biên soạn Tiêu chuẩn thiết kế và thi công cọc khoan hạ Hyper-MEGA trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư thiết kế kết cấu và chuyên gia địa kỹ thuật công trình. Luận văn cung cấp công thức giải tích hiệu chỉnh và bảng thông số đầu vào chi tiết của mô hình Hardening Soil trong Plaxis 2D, giúp người thiết kế tính toán chính xác móng cọc cho các dự án cao từ 16 đến 25 tầng có tải trọng trên 5000 kN.

Nhóm thứ hai là các nhà thầu thi công nền móng và hạ tầng ngầm. Nhóm đối tượng này có thể khai thác chi tiết quy trình thi công 5 bước, thông số thiết bị khoan ruột gà cánh mở rộng và biện pháp kiểm soát dung sai độ nghiêng dưới 1% để đạt năng suất thi công 4 tim cọc/ngày với chiều sâu đến 50 m.

Nhóm thứ ba là các chủ đầu tư, ban quản lý dự án bất động sản và công nghiệp. Nghiên cứu cung cấp bức tranh so sánh kinh tế - kỹ thuật toàn diện giữa cọc Hyper-MEGA (chi phí 200.000 - 250.000 đồng/tấn) và cọc khoan nhồi (250.000 - 300.000 đồng/tấn), hỗ trợ đắc lực cho việc ra quyết định lựa chọn phương án móng tối ưu chi phí và bảo vệ môi trường đô thị.

Nhóm thứ tư là giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Xây dựng công trình. Tài liệu là nguồn tham khảo học thuật giá trị về phương pháp mô phỏng số tương tác cọc - đất và kỹ thuật phân tích thử tải tĩnh nén dọc trục hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Công nghệ thi công cọc Hyper-MEGA có ưu điểm gì vượt trội so với cọc khoan nhồi truyền thống? Trả lời: Cọc Hyper-MEGA sử dụng cọc bê tông ly tâm đúc sẵn mác cao M800 đến M1000 được kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt tại nhà máy. Phương pháp này khoan tạo lỗ mở rộng đáy và bơm vữa xi măng đất lấp đầy vách hố khoan, giúp giảm chi phí từ 50.000 đến 100.000 đồng/tấn tải trọng và không sử dụng dung dịch bentonite gây ô nhiễm môi trường.

Câu hỏi 2: Tại sao phải hiệu chỉnh hệ số sức kháng mũi cọc alpha khi thi công cọc trong nền đất sét tại TP.HCM? Trả lời: Kết quả phân tích tại 4 dự án chỉ ra rằng trong nền đất sét dẻo phía Nam, hệ số alpha thực tế chỉ đạt 214 đến 254 (bằng 57% đến 68% so với công thức của Japan Pile Corporation). Việc hiệu chỉnh là bắt buộc để tránh đánh giá quá cao sức kháng đáy nền, đảm bảo hệ số an toàn kết cấu cho công trình.

Câu hỏi 3: Tổ hợp cọc Nodular và cọc PHC được cấu tạo như thế nào trong một tim cọc? Trả lời: Cọc đơn thông thường gồm 10 m đến 12 m cọc Nodular đường kính ngoài 800 mm (đường kính thân đốt 600 mm) bố trí ở đoạn đáy ngàm vào tầng đất tốt, kết hợp 31 m đến 37 m cọc PHC đường kính 800 mm ở đoạn thân trên để tiếp nhận tải trọng nén từ 5000 kN đến 6050 kN.

Câu hỏi 4: Mô hình Hardening Soil trong Plaxis 2D đóng vai trò gì trong việc xác định sức chịu tải của cọc? Trả lời: Mô hình Hardening Soil mô phỏng chính xác sự biến đổi độ cứng phi tuyến và hiện tượng tăng bền cắt của đất nền theo trạng thái ứng suất. Kết quả phân tích số tại dự án Crescent Mall 2 cho sức chịu tải 19250 kN, bám sát sức chịu tải vật liệu 19584 kN và kết quả thử tải tĩnh.

Câu hỏi 5: Cấp phối và quy trình kiểm soát chất lượng vữa xi măng đất được quy định như thế nào? Trả lời: Vữa xi măng chèn hông có tỷ lệ W/C = 1.00 với hàm lượng 600 kg/m3 (cường độ 10 MPa), trong khi vữa tạo cứng đáy cọc có tỷ lệ W/C = 0.59 với hàm lượng 700 kg/m3 (cường độ 20 MPa). Các tổ mẫu được bảo dưỡng và kiểm tra nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn công nghiệp JIS A7201:2009.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện cơ sở lý thuyết và quy trình 5 bước thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular theo phương pháp Hyper-MEGA tiên tiến từ Nhật Bản.
• Xác lập thành công hệ số sức kháng mũi cọc alpha thực nghiệm cho nền đất sét (214 đến 254, tương ứng 57% đến 68% lý thuyết) và nền đất cát (401 đến 504, tương ứng 97% đến 122% lý thuyết) tại TP.HCM và khu vực lân cận.
• Chứng minh tính ưu việt vượt trội về hiệu quả kinh tế khi tiết kiệm 15% đến 20% chi phí móng (đạt mức 200.000 đến 250.000 đồng/tấn) và chịu tải trọng thiết kế cọc đơn lên đến 6050 kN qua 4 dự án thực tế.
• Xây dựng thành công bộ thông số đầu vào của mô hình Hardening Soil trên phần mềm Plaxis 2D, phục vụ mô phỏng số bài toán cọc đơn với độ chính xác cao.
• Đề xuất lộ trình nghiên cứu mở rộng trong 6 đến 12 tháng tiếp theo nhằm khảo sát hành vi chịu tải trọng ngang và hiệu ứng nhóm cọc Hyper-MEGA trong các công trình phức tạp.

Các doanh nghiệp xây dựng, chủ đầu tư và kỹ sư công trình hãy chủ động ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu và thông số hiệu chỉnh của luận văn vào các dự án cao tầng để tối ưu hóa chi phí đầu tư và nâng cao độ an toàn kết cấu nền móng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1.- S11 T TH TT TH TT TH ng ng ru 4 1. Phương pháp thi CONG?. Thiết bị thi cÔng:. --- - tt SE 11T TT HT TH HT TH ng nàn ngu 9 1.

Phân tích ưu điểm va nhược điểm cọc Hyper-MEGA so với coc khoan nhồi. - k1 1T 1T TT TT HT TH HT TH ng ru 11 1. Tình hình sử dụng cọc Hyper-MEGA cho nhà cao tang. 14 Nhận xét và kẾt LUGIE cocccccccccscccsccsccsccsccsscssccsscsscsscssessessessecsssssesssesscsscsacssscsseussesseses 14 Chương 2.

CƠ SỞ LÝ THUYET XÁC ĐỊNH SUC CHIU TAI COC NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHAP HYPER-MEGA. Cơ sở ly thuyét xác định SCT dọc trỤcC:.Tinh toán SCT dọc trục cọc đơn theo vật liệu (TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN Š5574:2012):.ccc HH HH ren 15 2. Cơ sở lý thuyết tính toán SCT do Japan Pile Corporation dé xuất:. Sức kháng mũi cọc (Pạ):” ie 18 ¬— 23 2.Cơ sở lý thuyết mô phỏng tính toán SCT bằng phương pháp phân từ hữu hạn (P TH ]):.-- 2 E6 ESEEE9EEE9EEEEEE 5151511515 1511 1115111110101 11 1111111111171.

Sơ lược về lich sử phat triỂn:.-- se St S1 cv 1E ng Hy neo 26 2. Mô hình tính toán phương pháp phần tử hữu hạn:. Ảnh hưởng của xi măng đất đến sức chịu tải CỌC:.--- Sex se cevseekes 29 Nhận xét và kẾt LUGIE cocccccccccscccsccsccsccsccsscssccsscsscsscssessessessecsssssesssesscsscsacssscsseussesseses 31 Chương 3. PHAN TÍCH SỨC CHIU TAI COC NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHAP HYPER-MEGA (0.

Du an Crescent Mall 2: .occ ccc cccccccsccccssccescccscceessceesccsessssessceesceescseeeceusnsss 32 3. Công trình Xây dựng Đường trượt Số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và 0. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Dinh Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh.

2-2 + #x£E+E+x+s£+xse se 82 Nhận xét và kẾt LUGIE cocccccccccscccsccsccsccsccsscssccsscsscsscssessessessecsssssesssesscsscsacssscsseussesseses 89 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. -G- 5 SE S3 HT gưyg 99 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa của Việt Nam chúng ta ngảy cảng mạnh, đặt biệt ở các thành phố lớn như Thành phố Hỗ Chí Minh, Thành phố Đà Nẵng, Thủ đô Hà Nội. Hiện nay công nghệ thi công cọc cho nhà cao tầng, các công trình cầu, chịu tải trong lớn ngày càng phát trién, d6i mới không ngừng, một trọng những công nghệ ay được kế đến là công nghệ thi công coc Nodular theo phương pháp Hyper-MEGA; Công nghệ này được đã được Japan Pile Corporation triển khai thi công rộng rãi tại Nhật Bản, nó có những ưu điểm như: + Coc Nodula được sản xuất tại nha máy nên chất lượng cọc được kiểm soát chặc chẽ; + Coc ngàm sâu vào trong đất tốt, theo yêu cau thiết kế; + Phương pháp này có lớp xi măng đất chèn giữa cọc và đất nền nên tăng ma sát thành, đặt biệt do cau tạo hình học, cọc ly tâm Nodular có những mẫu đốt nam dọc thân cọc nên vùng mở rộng đáy có ma sát thành tăng lên đáng ké; + Thi công được thuận lợi trong điều kiện xây chen trong đô thị, giảm tiếng ồn và rung động so với phương pháp đóng cọc; + Kết hợp được giữa cọc ly tâm và cọc Nodular trong một tim cọc nên sự lựa chọn phương án thiết kế cũng được linh động hơn. Hiện tại công nghệ này được Công ty Cổ phần Dau tư Phan Vũ cùng với Japan Pile Corporation dang duoc san xuat va trién khai thi cong tai Viet Nam.

Mac dù chúng ta rất ít nghiên cứu về công nghệ nay, thậm chí chưa có tiêu chuân tính toán thiết kế và thi công cho loại cọc nay; Vì vậy đề tài “Phân tích sức chịu tải (SCT) cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA” thực hiện nhằm nghiên cứu gớp phần làm sáng tỏ thêm công nghệ thi công, cũng như lý thuyết tính toán phù hợp điều kiện đất nên tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận. Trang | Mục đích nghiên cứu của đề tài Mục đích đề tài được tập trung vào các van dé sau: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ thi công coc Hyper-MEGA; Tìm hiểu cơ sở lý thuyết tính toán SCT cọc từ các nghiên cứu các tác giả tại Nhật Bản. Từ đó nêu ra một số lưu ý trong các công thức tính toán trong cơ sở lý thuyết ấy, đặt biệt các cách sử dụng các hệ số trong công thức tính toán cho phù hợp với điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận của nước ta; Đưa ra những kiến nghị cần thiết cho công tác thi công cọc theo công nghệ này. Phương pháp nghiên cứu của đề tài Đề tài này được thực hiện được sử dụng dựa trên các phương pháp sau: Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu các van dé liên quan đến công nghệ thi công cọc theo công nghệ Hyper-MEGA, phương pháp tính toán SCT cọc theo phương pháp này của các tác giả đã được chứng nhận tại Nhật Bản và tiêu chuẩn cầu đường Nhật Bản; Thực nghiệm: Tiến hành phân tích, đánh giá và so sánh các kết quả tính toán SCT theo cơ sở lý thuyết với kết quả thử nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục cọc tại hiện trường tại các công trình khác nhau tại Tp Hồ Chí Minh và các khu lân cận; Mô phỏng: Mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phần mềm Plaxis 2D theo kết quả nén tĩnh để khảo sát và đánh giá lại kết quả tính toán theo lý thuyết, từ đó đề xuất đưa ra các hệ số thực nghiệm trong công thức tính toán cho phù hợp với điều kiện đất nền tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu lân cận.

Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tai này mong muốn đưa ra hương nghiên cứu thực nghiệm va áp dung rộng rãi công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA một cách phù hợp nhất cho điều kiện địa chất và đưa ra các hệ số thực nghiệm phù hợp cho từng loại đất nền cho từng khu vực tại Việt Nam chúng ta. Trang 2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Với những thông tin được nghiên cứu trong đề tài này, hy vọng sẽ góp thêm một sự lựa chọn phường án tính toán SCT cọc cho công nghệ thi công mới một cách hiệu quả hơn dựa trên các công thức tính toán đã đề xuất và cách ước lượng SCT cọc thông qua phần mềm Plaxis 2D. Hạn chế của đề tài Do công nghệ này còn tương đối mới tại Việt Nam nên số lượng công trình thực tế nghiên cứu có giới hạn, chưa đủ nhiều để có thể đưa ra các kết luận có tính áp dụng ở phạm vi rộng rãi. Hiện tại chỉ áp dụng tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận; Chỉ xét cọc chịu tải trọng đứng, chưa xem xét trường hợp cọc chịu tải trọng ngang: Dé tai chỉ nghiên cứu cọc đơn, chưa xét đên hiệu ứng nhóm cọc.

Trang 3 Chương 1. Giới thiệu chung: Tai Nhat Ban, hau hét mong coc déu str dung coc bê tông đúc san được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn gồm 2 đoạn, phần mũi là cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (BTLT ULT) Nodular & phan thân là cọc BTLT ULT thông thường, được hạ vào các lỗ khoan được thi công sẵn trước đó và được chèn băng vữa xi măng cho phần thân & vữa tăng cứng cho đáy cọc (Phương pháp Hyper-MEGA). Phương pháp tạo lỗ trước với đáy được mở rong, trong đó phần xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình khoan, được sử dụng pho biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu tải theo phương đứng mà phương pháp nay mang lại. Đường kính phan vữa đáy được mở rộng có thé lên đến 2 lần, tăng sức chịu tai mỗi lên gấp 2 lần và khả năng ma sát thành cọc cao hơn cọc khoan nhôi có cùng đường kính.

Đường kính khoan thường Khoan thường im — Khoan mở | Than phan rong > |khoan mở rộng =>° = 440mm s ~1200mm SN a 5. Đường kính mở mũi:De Hình 1. Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp Hyper-MEGA Trang 4 Hình 1. Coc BTLT ULT thông thường (PHC) 1.

Phương pháp thi công: Quy trình thi công tổng quát được trình bày như Hình 1.4 như sau: pe|aBIie|uz excavation '#€#IPCWHITN/GIMECfts@sg0) eA expanded blade~ ìw\BuFet-oIdys enlarged excavation eee ae Dmnixing mixing See sepestedly repeated @ forming the grouted base ~pull out Hình 1. Trình tự thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA Trang 5 Bước 1 (Định vi tim cọc và khoan bình thường): + Xác định vi trí tim cọc bang máy toan dat điện tử hoặc các thiết bị chuyên dụng khác; + Khoan tạo lỗ: e Xác định cao độ mũi khoan: Kiểm tra các yêu cầu thiết kế, tính toán cao độ mũi cọc để xác định độ sâu khoan đào theo số liệu khảo sát địa kỹ thuật; e Ludi khoan ruột ga được chon theo đường kính cọc cần khoan hạ; e Kiểm tra độ thăng đứng cần dẫn theo 2 phương. Dua mũi khoan vào vị trí tim cọc vừa xác định, kiểm tra độ thăng đứng ống casing va tién hanh khoan. Tao 6n định cho máy khoan trong suốt quá trình khoan, dung sai cho phép về độ thắng đứng hồ khoan là nhỏ hơn 1 %; e Tiến hành khoan đến độ sâu thiết kế, trong quá trình khoan ghi nhận thuộc tính đất đào lên theo độ sâu.

Tốc độ khoan phụ thuộc vào loại đất nền; e Kết thúc quá trình khoan đảo. Bước 2 (Mở rộng đáy hỗ khoan và bơm vữa xi măng làm mềm đất nền đáy hồ khoan): + Thi công cọc bắt đầu bang việc khoan mở rộng đường kính mũi coc đến độ sâu theo thiết kế, kiểm tra lại cao độ dừng khoan trước khi tiễn hành bơm vữa xi mang; + Vita xi măng được trộn theo ti lệ quy định bang máy trộn vữa chuyên dụng, sau đó được chứa tại bôn trung gian trước khi bom bang bơm áp lực; Bước 3 (Bom và trộn vữa trong hỗ khoan): Bom vữa xi măng vào hồ khoan, trộn vữa và đất nền vùng đáy cọc tạo ra hỗn hợp xi măng đất trong lòng hồ khoan. + Tại phan mũi coc: Vita xi măng được phun trộn từ đầu mũi khoan, nhằm tạo cứng đáy mũi cọc. Cần khoan được đưa lên, đưa xuong dé trộn đều vữa xi măng với đất nền tại đáy hố khoan.

Tỉ lệ W/C của vữa là 0.59, thời gian bơm là 15 phút; Trang 6 + Tại phần thân cọc: Tương tự như công tác bơm vữa đáy, vữa bơm cho phần này nhằm lấp đầy khoảng hở giữa cọc và thành vách hồ khoan. Tỉ lệ W/C của vữa là 1.