CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC 1. Công thức chung xác định sức chịu tải của cọc Sức chịu tải cực hạn Rc,u của cọc được xác định bằng tổng sức kháng của đất dưới mũi cọc và sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của đất lên thân cọc thường được biểu diễn theo công thức: R c,u = q p A b + u f i li (1.1) trong đó: qp - Cường độ sức kháng của đất ở mũi cọc; Ap - Diện tích tiết diện ngang mũi cọc; u - Chu vi tiết diện ngang cọc; fi - Cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc; li - Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”. Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm đất trong phòng 1. Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 1.
Sức chịu tải của cọc chống Sức chịu tải trọng nén Rc,u của cọc tiết diện đặc, cọc ống đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan (đào) nhồi khi chúng tựa trên nền đá kể cả cọc đóng tựa trên nền ít bị nén được xác định theo công thức: R c,u = γcqp Ab (1.2) trong đó: γc - Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền, γc = 1; qp - Cường độ sức kháng của đất nền dưới mũi cọc chống; Ab - Diện tích tựa cọc trên nền; Đối với mọi loại cọc đóng hoặc ép, tựa trên nền đá và nền ít bị nén: qp = 20 MPa. Đối với cọc đóng hoặc ép nhồi, khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông tựa lên nền đá không phong hóa hoặc nền ít bị nén (không có các lớp đất yếu xen kẹp) và ngàm vào đó ít hơn 0,5 m, qp được xác định theo công thức: 4 R c,m,n R c,n Ks qp = R m = = (1.3) γg γg trong đó: Rm - Cường độ sức kháng tính toán của khối đá dưới mũi cọc chống; Rc,m,n - Trị tiêu chuẩn của giá trị bền chịu nén một trục của khối đá trong trạng thái no nước; Rc,n - Trị tiêu chuẩn giới hạn bền chịu nén một trục của khối đá; γg - Hệ số tin cậy của đất, γg = 1,4; Ks - Hệ số, kể đến giảm cường độ do vết nứt trong nền đá, xác định theo Bảng 1.1 Hệ số giảm cường độ Ks trong nền đá Chỉ số chất lượng đá, Hệ số giảm cường độ Mức độ nứt RQD % Ks Nứt rất ít 90 - 100 1,00 Nứt ít 75 - 90 0,60 - 1,00 Nứt trung bình 50 - 75 0,32 - 0,60 Nứt mạnh 25 - 50 0,15 - 0,32 Nứt rất mạnh 0 - 25 0,05 - 0,15 CHÚ THÍCH: 1) Giá trị RQD càng lớn thì Ks càng lớn; 2) Với những giá trị trung gian RQD, hệ số Ks xác định bằng cách nội suy; 3) Khi thiếu các số liệu về RQD thì Ks lấy giá trị nhỏ nhất trong các khoảng biến đổi đã cho. Sức chịu tải của cọc treo các loại, hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép Sức chịu tải trọng nén Sức chịu tải trọng nén Rc,u được xác định bằng tổng sức kháng của đất dưới mũi cọc và trên thân cọc: R c,u = γ c (γ cq q b A b + uΣγ cf f i li ) (1.4) trong đó: c - Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c = 1; qb - Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 1.2; u - Chu vi tiết diện ngang cọc; 5 fi - Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, lấy theo Bảng 1.3; Ab - Diện tích cọc tựa lên đất; li - Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”; cq, cf - Tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất (xem Bảng 1.2 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc đóng hoặc ép qb Chiều sâu Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc đặc và cọc ống có lõi đất mũi cọc m hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép qb kPa Cát chặt vừa chứa sỏi cuội hạt to - hạt vừa hạt nhỏ cát bụi - Đất dính ứng với chỉ số sệt IL 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 3 7 500 6 600 3 000 3 100 2 000 1 100 600 4 000 2 000 1 200 4 8 300 6 800 3 800 3 200 2 100 1 250 700 5 100 2 500 1 600 5 8 800 7 000 4 000 3 400 2 200 1 300 800 6 200 2 800 2 000 7 9 700 7 300 4 300 3 700 2 400 1 400 850 6 900 3 300 2 200 10 10 500 7 700 5 000 4 000 2 600 1 500 900 7 300 3 500 2 400 15 11 700 8 200 5 600 4 400 2 900 1 650 1 000 7 500 4 000 20 12 600 8 500 6 200 4 800 3 200 1 800 1 100 4 500 25 13 400 9 000 6 800 5 200 3 500 1 950 1 200 30 14 200 9 500 7 400 5 600 3 800 2 100 1 300 ≥ 35 15 000 10 000 8 000 6 000 4 100 2 250 1 400 6 CHÚ THÍCH: 1) Trị số qb trên gạch ngang dùng cho đất cát, dưới ngạch ngang dùng cho đất dính. 2) Giá trị chiều sâu mũi cọc và chiều sâu trung bình lớp đất trên mặt bằng san nền bằng phương pháp đào xén đất, lấp đất, hay bồi đắp chiều cao tới 3 m, phải tính từ độ cao địa hình tự nhiên.
Nếu đào xén đất, lấp đất, hay bồi đắp từ 3 m đến 10 m, phải tính từ cao độ quy ước nằm cao hơn 3 m so với mức đào xén hoặc thấp hơn 3 m so với mức lấp đất. Chiều sâu mũi cọc và chiều sâu trung bình lớp đất ở các vũng nước được tính từ đáy vũng sau xói do mức lũ tính toán, tại chỗ đầm lầy kể từ đáy đầm lầy. 3) Đối với những trường hợp chiều sâu mũi cọc và chỉ số sệt IL của đất dính có giá trị trung gian, qb trong Bảng 1.2 được xác định bằng nội suy. 4) Đối với cát chặt, khi độ chặt được xác định bằng xuyên tĩnh, còn cọc hạ không dùng phương pháp xói nước hoặc khoan dẫn trị số qb ghi trong Bảng 1.2 được phép tăng lên 100 %.
Khi độ chặt của đất được xác định qua số liệu khảo sát công trình bằng những phương pháp khác mà không xuyên tĩnh, trị số qb đối với cát chặt ghi trong Bảng 1.2 đựơc phép tăng lên 60 %, nhưng không vượt quá 20 Mpa. 5) Cường độ sức kháng qb trong Bảng 1.2 được phép sử dụng với điều kiện nếu chiều sâu hạ cọc tối thiểu xuống nền đất không bị xói và không bị đào xén nhỏ hơn: 4 m - đối với cầu và công trình thủy; 3 m - đối với nhà và công trình khác. 6) Đối với những cọc đóng có tiết diện ngang 150 mm x 150 mm và nhỏ hơn, dùng làm móng dưới tường ngăn bên trong của những ngôi nhà sản xuất một tầng, trị số qb được phép tăng lên 20 %. 7) Đối với đất cát pha ứng với chỉ số dẻo IP ≤ 4 và hệ số rỗng e < 0,8 sức kháng tính toán qb và fi được xác định như đối với cát bụi chặt vừa.
8) Trong tính toán, chỉ số sệt của đất lấy theo giá trị dự báo ở giai đoạn sử dụng của công trình.3 Cường độ sức kháng trên thân cọc đóng hoặc ép fi Chiều sâu Cường độ sức kháng trên thân cọc đặc và cọc ống có lõi đất hạ bằng trung phương pháp đóng hoặc ép fi bình của (kPa) lớp đất Cát chặt vừa (m) hạt to hạt nhỏ cát bụi - - - - - - và vừa Đất dính ứng với chỉ số sệt IL ≤ 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 35 23 15 12 8 4 4 3 2 2 42 30 21 17 12 7 5 4 4 3 48 35 25 20 14 8 7 6 5 4 53 38 27 22 16 9 8 7 5 5 56 40 29 24 17 10 8 7 6 6 58 42 31 25 18 10 8 7 6 8 62 44 33 26 19 10 8 7 6 7 10 65 46 34 27 19 10 8 7 6 15 72 51 38 28 20 11 8 7 6 20 79 56 41 30 20 12 8 7 6 25 86 61 44 32 20 12 8 7 6 30 93 66 47 34 21 12 9 8 6 ≥ 35 100 70 50 36 22 13 9 8 CHÚ THÍCH: 1) Khi xác định trị số cường độ sức kháng fi trên thân cọc phải chia từng lớp đất thành các lớp phân tố đất đồng nhất dày tối đa 2 m, chiều sâu trung bình của các lớp phân tố tính theo cách như ở chú thích Bảng 1. Đối với các phép tính sơ bộ có thể lấy cả chiều dày mỗi lớp đất trong phạm vi chiều dài cọc. 2) Đối với những trường hợp chiều sâu lớp đất và chỉ số sệt IL của đất dính có giá trị trung gian, trị số cường độ sức kháng fi được xác định bằng nội suy. 3) Cường độ sức kháng fi đối với cát chặt lấy tăng thêm 30 % so với trị số ghi trong bảng này.
4) Cường độ sức kháng fi của cát pha và sét pha có hệ số rỗng e < 0,5 và của sét có hệ số rỗng e < 0,6 đều lấy tăng 15 % so với trị số trong Bảng 1.3 cho chỉ số sệt bất kỳ. 5) Đối với đất cát pha ứng với chỉ số dẻo IP ≤ 4 và hệ số rỗng e < 0,8 sức kháng tính toán qb và fi được xác định như đối với cát bụi chặt vừa. 6) Trong tính toán, chỉ số sệt của đất lấy theo giá trị dự báo ở giai đoạn sử dụng của công trình.4 Các hệ số điều kiện làm việc của đất cq và cf cho cọc đóng hoặc ép Hệ số điều kiện làm việc của Phương pháp hạ cọc đặc và cọc ống không moi đất khi tính toán sức kháng đất ra ngoài bằng phương pháp đóng hoặc ép và của đất các loại đất. dưới mũi cọc trên thân cọc cq cf (1) (2) (3) 1.
Đóng hạ cọc đặc và cọc rỗng bịt kín mũi dùng 1,0 1,0 búa cơ (dạng treo), búa hơi và búa dầu. Đóng và ép cọc vào lỗ định hướng khoan sẵn đảm bảo chiều sâu mũi cọc sâu hơn đáy lỗ tối thiểu 1 m ứng với đường kính lỗ: a) Bằng cạnh cọc vuông.