Báo cáo khoa học: "MộT Số VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN VIệC TíNH TOáN SứC CHịU TảI CọC KHOAN NHồI THEO TIÊU CHUẩN HIệN HàNH Và MộT Số TIÊU CHUẩN KHáC"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

167
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Hiện nay và trong thời gian sắp tới chúng ta đang và sẽ xây dựng nhiều công trình giao thông, dân dụng có sử dụng móng cọc khoan nhồi. Mặc dù Bộ Xây dựng đã ban hành tiêu chuẩn “20 TCN21 – 86 và TCXD 195:1997”, nh-ng trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi đơn ở các công trình thực tế nh- cầu Mỹ Thuận, cầu Điện Biên Phủ, cầu Hiệp Ph-ớc …

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "MộT Số VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN VIệC TíNH TOáN SứC CHịU TảI CọC KHOAN NHồI THEO TIÊU CHUẩN HIệN HàNH Và MộT Số TIÊU CHUẩN KHáC"

MéT Sè VÊN §Ò LI£N QUAN §ÕN VIÖC TÝNH TO¸N SøC CHÞU T¶I CäC KHOAN NHåI THEO TI£U CHUÈN HIÖN HµNH Vµ MéT Sè TI£U CHUÈN KH¸C ThS. Ng« ch©u ph−¬ng Bé m«n CÇu hÇm – Liªn Bé m«n C«ng tr×nh Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i - C¬ së II Tãm t¾t: HiÖn nay vμ trong thêi gian s¾p tíi chóng ta ®ang vμ sÏ x©y dùng nhiÒu c«ng tr×nh giao th«ng, d©n dông cã sö dông mãng cäc khoan nhåi. MÆc dï Bé X©y dùng ®· ban hμnh tiªu chuÈn “20 TCN21 – 86 vμ TCXD 195:1997”, nh−ng trªn c¬ së lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi ®¬n ë c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ nh− cÇu Mü ThuËn, cÇu §iÖn Biªn Phñ, cÇu HiÖp Ph−íc … ®· cho thÊy nhiÒu vÊn ®Ò cÇn xem xÐt, bæ sung ®Ó cã ®−îc ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n tin cËy. Trong bμi b¸o nμy ®−a ra mét sè kiÕn nghÞ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam. Summary: We have been building many constructions using of bored cast-in-place pile foundation. Although the Ministry of Construction has published the specification “ 20 TCN 21- 86 ” and “ TCXD 195:1997 ”, the theory and experimental calculation for resistance of single bored cast-in-place piles in actual constructions such as My Thuan bridge, Dien Bien Phu bridge, Hiep Phuoc bridge,... have disclosed problems to be considered and supplemented in CT 2 order to submit trustworthy methods in calculation. This article proposes some proposals in calculation for resistance of bored cast-in-place piles in Viet Nam condition. i. VÒ NéI DUNG TÝNH TO¸N SøC CHÞU T¶I CñA CäC KHOAN NHåI THEO C¸C TI£U CHUÈN HIÖN HμNH 1.1. TÝnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong phßng 1.1.1. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam (20TCN 21-86 vμ TCXD 195:1997) 1.1.1.1. Theo tiªu chuÈn 20TCN 21- 86: Theo ®iÒu 5.9, søc chÞu t¶i cùc h¹n Φ cña cäc khoan nhåi cã vµ kh«ng cã më réng ®Õ, chÞu t¶i träng nÐn ®óng t©m, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Φ = m(mR.R.F + uΣmf.fi.li) (1) ë ®©y: m - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc; mR - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt nÒn d−íi mòi cäc; F - diÖn tÝch mòi cäc khoan nhåi; u - chu vi th©n cäc; mf - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cäc;
fi - søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc; li - chiÒu dµy cña líp ®Êt thø i tiÕp xóc víi th©n cäc; R - søc chèng tÝnh to¸n cña ®Êt d−íi mòi cäc. Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cùc h¹n Φ theo (1) cã mèt sè vÊn ®Òn cÇn ®−îc nghiªn cøu vµ lµm râ: - Quy ®Þnh hÖ sè mR = 0,9 th× ch−a ®ñ ®Ó ph¶n ¸nh bïn khoan l¾ng ®äng d−íi ®¸y lç khoan vµ ®Êt d−íi mòi cäc bÞ x¸o ®éng, nh·o. YÕu tè nµy lµm gi¶m kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña mòi cäc rÊt nhiÒu; - Gãc ma s¸t trong ϕ, ngoµi kho¶ng 23 ÷ 39 th× c¸c hÖ sè α, β, Ako, Bko kh«ng cã b¶ng tra ®Ó x¸c ®Þnh søc chèng mòi cäc trong tÇng ®Êt c¸t; - ChiÒu s©u ch«n cäc h > 40 m (tr−êng hîp mòi cäc trong ®Êt sÐt) th× søc chèng mòi kh«ng cã d÷ liÖu tra b¶ng; - Lùc c¶n mÆt bªn do lùc ma s¸t vµ lùc nÐn côc bé g©y ra. Lùc c¶n nµy phô thuéc vµo c¸c nh©n tè nh−: lo¹i ®Êt, ®é th« cña v¸ch lç, ®é chÆt cña ®Êt, t¸c dông cña v÷a xi m¨ng thÈm thÊu, lùc ®Èy ngang cña v÷a bª t«ng khi ®óc cäc vµ sù t¨ng c−êng cña c¸c qu¸ tr×nh hÊp phô bentonite, v.v... Cho nªn dïng lùc ma s¸t mÆt bªn cña cäc ®ãng nh©n víi hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cña cäc mf = 0,6 ®Ó chuyÓn thµnh lùc c¶n mÆt bªn cña cäc khoan nhåi lµ ch−a ph¶n ¸nh ®−îc vÊn ®Ò nµy; - Víi chiÒu s©u ch«n cäc h > 35 m vµ ®é sÖt B ngoµi kho¶ng 0.2 ÷ 1 th× lùc c¶n mÆt bªn kh«ng cã d÷ liÖu tra b¶ng; CT 2 - Theo b¶ng 2, trang 32, 20TCN21–86, gi¸ trÞ søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc fi, khi líp ®Êt nµy lµ c¸t chÆt th× t¨ng thªm 30%. §iÒu nµy ch−a thùc sù hîp lý, bëi v× ch−a xÐt ®Õn sù lµm láng ra cña líp ®Êt c¸t nµy khi khoan t¹o lç vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite. §Ó thÊy râ nh÷ng ®iÒu bÊt cËp hoÆc ch−a thËt sù hîp lý, cã thÓ ph©n tÝch vµ so s¸nh mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo 20 TCN21-86 víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc theo b¶ng sau: B¶ng 1. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ n g trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Φ gh (taá n ) Φ m (taá n ) Φ h (taá n ) Φ (taá n ) Pdn (taá n ) mm m S (mm) Δ S( %) 600 718 Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 293 469 391 840 829 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 311 565 454 250 262 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 115 166 142 900 1170 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 814 500 607 330 524 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 204 358 283 1556 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 713 981 830 3900 7355 9749 5322 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 2975
Qua b¶ng 1, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: - Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (tõ kÕt qu¶ nÐn tÜnh) kho¶ng 16 ÷ 60%. Do vËy, mÆc dï lÊy hÖ sè tin cËy cña søc kh¸ng lín nhÊt theo tiªu chuÈn nµy lµ 1,75 nh−ng søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cña cÇu Mü ThuËn, Φgh = 3900 tÊn < Pdn = 5322 tÊn). - Søc chÞu t¶i giíi h¹n do mòi cäc trong ®Êt c¸t d−íi mòi cäc theo tÝnh to¸n (Fmtt = 7355 tÊn, cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn), lín h¬n rÊt nhiÒu so kÕt qu¶ nÐn tÜnh b»ng hép kÝch OCell (Φmnt = 2320 tÊn víi ®é lón t−¬ng ®èi 8%, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn). - Søc chÞu t¶i giíi h¹n ®¬n vÞ fi do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt c¸t xung quanh cäc vµ th©n cäc theo tÝnh to¸n (fi = 10t/m2, cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn), gÇn b»ng kÕt qu¶ nÐn tÜnh b»ng hép kÝch OCell (fi = 9,37 t/m2, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn). Tõ kÕt qu¶ nµy, cã thÓ nhËn xÐt: søc chÞu t¶i giíi h¹n ®¬n vÞ fi do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt sÐt xung quanh cäc vµ th©n cäc theo tÝnh to¸n lín h¬n nhiÒu so víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh (cô thÓ: søc chÞu t¶i giíi h¹n do ma s¸t h«ng theo tÝnh to¸n Φhtt = 2975 tÊn > Φhnt = 2440 tÊn víi ®é lón t−¬ng ®èi 1.04%, theo b¸o c¸o kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn). Tõ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc P2/14 – cÇu Mü ThuËn cho thÊy r»ng: ®é lón ®Ó huy ®éng hÕt søc chÞu t¶i do ma s¸t h«ng, S = 25 mm (t−¬ng øng víi ®é lón t−¬ng ®èi ΔS = 1,04%). Cßn ®é lón ®Ó huy ®éng hÕt søc chÞu t¶i do mòi cäc, S = 181 mm (t−¬ng øng víi ®é lón t−¬ng ®èi ΔS = 8%); 1.1.1.2. Theo TCXD 195:1997 Søc chÞu t¶i cùc h¹n Qu cña cäc bao gåm 2 thµnh phÇn: ma s¸t mÆt bªn vµ søc chèng mòi cäc: CT 2 Qu = Qs + Qp hay Qu = Asfs + Apqp (2) trong ®ã: Qs - søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn; Qp - søc chÞu t¶i cùc h¹n do søc chèng mòi; Qu - søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc; fs - ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt; qp - c−êng ®é chÞu t¶i cña ®Êt ë mòi cäc; As - diÖn tÝch mÆt bªn cäc; Ap - diÖn tÝch mòi cäc; ViÖc tÝnh to¸n søc chÞu t¶i, Qu theo (2) còng cßn mét sè tån t¹i nh− sau: - ChØ x¸c ®Þnh ®−îc Nq, Zc/d, Kstanϕa, víi ϕ = 25o ÷ 45o, cßn ngoµi kho¶ng trªn kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc. - Víi hÖ sè Nc = 6, khi chiÒu dµi cäc lín, tÝnh ®−îc søc chèng mòi kh¸ bÐ so víi thùc tÕ, còng nh− c¸c c«ng thøc kh¸c; - Gi¸ trÞ Kstanϕa (øng víi ϕ ≤ 25o ÷ 31o) rÊt nhá (gÇn b»ng 0). Cho nªn ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt rêi (cã ϕ’ = 28o ÷ 34o) sÏ rÊt nhá (xÊp xØ b»ng 0);
§Ó thÊy râ nh÷ng tån t¹i nµy, ta còng tiÕn hµnh ph©n tÝch vµ so s¸nh mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo TCXD 195 : 1997 víi kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc theo b¶ng 2. B¶ng 2 Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ n g trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Φ gh (taá n ) Φ m (taá n ) Φ h (taá n ) Φ (taá n ) Pdn (taá n ) mm m S (mm) Δ S( %) 600 718 Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 293 469 391 840 829 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 311 565 454 250 262 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 115 166 142 900 1170 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 814 500 607 330 524 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 204 358 283 1556 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 713 981 830 3900 7355 9749 5322 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 2975 Qua b¶ng 2, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 17 ÷ 174%. Do vËy, khi lÊy hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu §iÖn Biªn Phñ, Qu = 840 tÊn > Qa = 454 tÊn). Søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn trong c¸c líp ®Êt c¸t (rêi) rÊt nhá. CT 2 1.1.2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i theo cña cäc khoan nhåi theo c¸c tiªu chuÈn kh¸c 1.1.2.1. Theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ AUSTROADS (92) cña óc: Søc chÞu t¶i cùc h¹n Qu cña cäc bao gåm 2 thµnh phÇn: ma s¸t mÆt bªn vµ søc chèng mòi cäc: Q u = Qp + Qs (3) C¸c ký hiÖu trong (3) t−¬ng tù nh− trong c«ng thøc (2) KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn theo AUSTROADS 1992 óc vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng sau: B¶ng 3. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ n g trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Φ g h (taá n ) Φ m (taá n ) Φ h (taá n ) Φ (taá n ) Pd n (taá n ) mm m S (mm) Δ S ( %) 600 718 Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 293 469 391 840 829 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 311 565 454 250 262 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 115 166 142 900 1170 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 814 500 607 330 524 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 204 358 283 1556 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 713 981 830 3900 7355 9749 5322 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 2975
Qua b¶ng 3, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: - Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 13 ÷ 48%. Nh−ng víi hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn < Qa = 5322 tÊn). 1.2. X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo kÕt qu¶ kh¶o s¸t b»ng thiÕt bÞ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng 1.2.1. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCXD 195 : 1997) X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc, Qa( tÊn), trong nÒn gåm c¸c líp ®Êt dÝnh vµ ®Êt rêi tÝnh theo c«ng thøc: Qa = 1.5ÑAp + (0.15NcLc + 0.43 NsLs)Ω - Wp Qa = mpÑAp + (mfcNcLc + mfsNsLs)Ω - Wp hay: (4) C¸c ký hiÖu trong c«ng thøc xem tiªu chuÈn TCXD 195: 1997. Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc theo (4), cßn mét sè tån t¹i cÇn nghiªn cøu: - C−êng ®é chÞu t¶i lín nhÊt cña ®Êt mòi cäc qp cã thÓ tÝnh ®−îc: qp= 1.5*50 t/m2 = 75 t/m2 = 7,5 kg/cm2 Trong khi ®ã th× trÞ sè giíi h¹n cña qp tõ 40 ÷ 70 kg/cm2. Do vËy, søc chÞu t¶i cho phÐp do mòi cäc rÊt thÊp so víi thùc tÕ; - Ng−îc l¹i, ma s¸t bªn ®¬n vÞ gi÷a cäc vµ ®Êt dÝnh (sÐt) rÊt lín khi trÞ sè N > 30 ÷ 60, cô CT 2 thÓ nh− sau: fs = 0,43*Ns > 0,43*(30 ÷ 60) = 12,9 ÷ 25.8 t/m2 Theo chó thÝch ë ®iÒu 3.2.1 cña tiªu chuÈn nµy th× trÞ sè giíi h¹n cña fs ≤ 10 t/m2. Do vËy, søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t bªn gi÷a cäc ®Êt dÝnh (cã N = 30 ÷ 60) rÊt lín so víi thùc tÕ. KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn dùa vµo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng (TCXD195 : 1997) vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng 4. B¶ng 4. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n: Ñöôø ng Chieà u Teâ n coâ ng trình Ñoä luù n T.troï ng Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Qu (taá n) Qap (taá n) Qas (taá n) Qu (taá n ) Qa (taá n ) mm m S (mm) Δ S( %) Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 330 34 707 1811 724 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 99 900 2357 943 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 3900 368 8061 20487 8195 Caraven Hotel 600 40 16 2,67 460 34 707 1811 724 Sercib-53 Ñoà ng khôû i 400 25 16 4,00 75 4 105 260 104
Qua b¶ng 4, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: - Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 71 ÷ 81%. Do vËy, khi lÊy hÖ sè an toµn theo tiªu chuÈn nµy lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn lín h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn < Qa = 8195 tÊn). - Søc chÞu t¶i cho phÐp do mòi cäc theo tÝnh to¸n nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ do mòi cäc (kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn Qunt = 2320 tÊn > 1104 tÊn = 368t*3 = Qutt). 1.2.2. Theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ AASHTO 1992 cña Mü Søc chÞu t¶i cùc h¹n cña cäc khoan nhåi Qu, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Qu = QS + QT - W (5) trong ®ã: QS - søc chÞu t¶i cùc h¹n do ma s¸t mÆt bªn; QT - søc chÞu t¶i cùc h¹n do søc chèng mòi; W - träng l−îng cäc cã kÓ ®Õn lùc ®Èy næi cña n−íc. KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn dùa vµo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng (AASHTO 1992) vµ kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc ®−îc nªu ë b¶ng sau: B¶ng 5 Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ n g trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Qu (taá n ) Qp (taá n ) Qs (taá n ) Qu (taá n ) Qa (taá n ) mm m S (mm) Δ S( %) CT 2 Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 600 168 656 503 201 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 840 184 855 645 258 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 250 76 343 260 104 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 1,17 900 543 1069 892 357 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 330 149 604 460 184 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 196 1224 995 398 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 3900 2389 7266 5667 2267 Qua b¶ng 5, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc theo tÝnh to¸n lý thuyÕt cã sai lÖch so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng -30 ÷ 31%. Nh−ng víi hÖ sè an toµn lµ 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n lý thuyÕt vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2267 tÊn). ii. MéT Sè KIÕN NGHÞ B¦íC §ÇU VÒ NéI DUNG TÝNH TO¸N SøC CHÞU T¶I CñA CäC KHOAN NHåI THEO C¸C TI£U CHUÈN HIÖN HμNH 2.1. §èi víi tiªu chuÈn thiÕt kÕ 20 TCN 21 - 86 Qua nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò tån t¹i vµ nh÷ng nhËn xÐt dùa vµo vÝ dô ¸p dông c«ng thøc tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ nh− ®· nªu, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè mR, mf vµ gãc néi ma s¸t
ϕ cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn thi c«ng cã dïng v÷a bentonite nh− sau: - HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt d−íi mòi cäc khoan nhåi, mR = 0,9 theo 20 TCN21 - 86, kiÕn nghÞ chän mR = 0,6, ®Ó xÐt ®Õn sù gi¶m søc chèng mòi do bïn l¾ng ®äng ®¸y cäc, ®Êt d−íi ®¸y cäc bÞ x¸o ®éng vµ bÞ nh·o (thay ®æi tr¹ng th¸i); - HÖ sè lµm viÖc cña ®Êt ë mÆt h«ng cña cäc mf = 0,6 theo 20TCN21 - 86, kiÕn nghÞ chän mf = 0,55, ®Ó xÐt ®Õn sùc gi¶m ma s¸t h«ng do ®Êt v¸ch lç khoan bÞ láng ra vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite thµnh líp ¸o sÐt; - Gi¸ trÞ gãc ma s¸t trong ϕ, dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè α, β, Ako, Bko khi tÝnh søc chèng mòi tÝnh to¸n cña ®Êt d−íi mòi cäc khoan nhåi R, cÇn kiÕn nghÞ chän ϕ = ϕ’ – 3o (ϕ’ lµ gãc néi ma s¸t cña ®Êt c¸t tr−íc khi thi c«ng), ®Ó xÐt ®Õn sù gi¶m søc chèng mòi do ®Êt c¸t d−íi ®¸y cäc bÞ x¸o ®éng vµ hÊp phô v÷a bentonite; - Gi¸ trÞ søc chèng tÝnh to¸n cña líp ®Êt thø i ë mÆt h«ng cña th©n cäc fi, theo b¶ng 2, trang 32, 20TCN21 - 86 khi líp ®Êt i lµ c¸t chÆt th× t¨ng thªm 30%. KiÕn nghÞ kh«ng t¨ng thªm 30% ®Ó xÐt ®Õn sù lµm láng ra cña líp ®Êt c¸t nµy khi khoan t¹o lç vµ bÞ hÊp phô v÷a bentonite; C«ng thøc (1) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ nh− sau: Φ = m(mR.R.F + uΣmf.fi.li ) R = 0.65β(γ’1.d.Ako+ α.γ1.Bko) khi ®Êt mòi cäc lµ c¸t trong ®ã: KiÕn nghÞ lÊy mR = 0,6, mf = 0,55 vµ ϕ = ϕ’ – 3o ; CT 2 ϕ lµ gãc néi ma s¸t dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè α, β, Ako, Bko khi ®Êt mòi cäc lµ c¸t; ϕ’ lµ gãc néi ma s¸t cña ®Êt c¸t d−íi mòi cäc tr−íc khi thi c«ng; fi - tra b¶ng 2, tr32 - 20TCN21 - 86 ®èi víi líp c¸t chÆt, kiÕn nghÞ kh«ng ®−îc t¨ng thªm; C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy; KÕt qu¶ tÝnh to¸n víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ ë trªn nh− sau: B¶ng 6. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ n g trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Φ gh (taá n ) Φ m (taá n) Φ h (taá n ) Φ (taá n ) Pdn (taá n ) mm m S (mm) Δ S( %) Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 600 195 430 581 313 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 840 207 518 678 367 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 250 76 152 209 111 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 900 543 458 857 428 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 330 136 328 426 227 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 475 899 1236 647 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 3900 2789 2727 4935 2571
Qua b¶ng 6, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: - Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc khoan nhåi tÝnh to¸n theo c«ng thøc kiÕn nghÞ cã sai lÖch so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng - 23 ÷ 22%. Nh− vËy, víi hÖ sè tin cËy ktc = 1.4 ÷ 1.75 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo c«ng thøc kiÕn nghÞ vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2571 tÊn). 2.2. §èi víi tiªu chuÈn TCXD 195 :1997 sö dông sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng Qua nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò tån t¹i vµ nh÷ng nhËn xÐt dùa vµo vÝ dô ¸p dông c«ng thøc tÝnh to¸n c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè Kstanϕa vµ Nc cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kÖn thi c«ng cã dïng v÷a bentonite nh− sau: - Kstanϕa tra theo h×nh 2 – tr303 TCXD195 cã gi¸ trÞ rÊt nhá (≈ 0), cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng c¸ch: nh©n Kstanϕa víi hÖ sè β = 20, nh−ng βKstanϕa ≤ 0,65; - HÖ sè Nc = 6, theo tiªu chuÈn nµy, sÏ cho gi¸ trÞ søc chèng mòi thÊp h¬n thùc tÕ. Do ®ã cã thÓ ®iÒu chØnh hÖ sè nµy; lÊy Nc = 6[1 + 0,2(h/d)]; Nc ≤ 9 (h – chiÒu dµi cäc ®−îc ch«n trong ®Êt, d - ®−êng kÝnh cäc); - HÖ sè α tra theo tµi liÖu cña AUSTROADS 1992; C«ng thøc (2) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ ®Ó tiÖn theo dâi: 1 Qu = Asfs + Apqp CT 2 §èi víi ®Êt dÝnh: fs = αcu ≤ 1 kg/m2 0.8 qp = cuNc Heä soá α 0.6 §èi víi ®Êt rêi: fs = σ’vKstanϕa = F.σ’v 0.4 qp = σ’vpNq 0.2 F = Kstanϕa 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 Söù c choá n g caé t khoâ n g thoaù t nöôù c c u ( t/m2) KiÕn nghÞ: LÊy Nc = 6[1+0.2(h/d)]; Nc ≤ 9 (h – H×nh 1.1. chiÒu dµi cäc ®−îc ch«n trong ®Êt, d - ®−êng kÝnh cäc); LÊy F = 20Kstanϕa; F ≤ 0.65; LÊy α theo h×nh 1-1; C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy. KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ nh− nªu ë trªn (b¶ng 7):
B¶ng 7. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n : Ñöôø n g Chieà u Teâ n coâ ng trình Ñoä luù n T .troï n g Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Qu (taá n ) Qp (taá n) Qs (taá n) Qu (taá n ) Qa (taá n) mm m S (mm) Δ S( %) Caà u thò Ngheø 2 1000 37 12,66 1,27 600 168 371 495 172 Caà u Ñieâ n Bieâ n Phuû 1000 39,6 21,753 2,18 840 184 470 607 215 Caà u Vöôï t 600 45,9 9,83 1,64 250 76 230 287 103 Caà u Vöôï t 1600 47,8 18,74 1,17 900 543 726 1125 363 Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 330 149 420 531 190 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 196 929 987 312 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 3900 2296 4759 6474 2241 Qua b¶ng 7, cã thÓ ®−a ra nh÷ng nhËn xÐt nh− sau: Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc tÝnh theo c«ng thøc ®· ®iÒu chØnh cã sai biÖt so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 38 ÷ 39%. Nh− vËy, víi hÖ sè an toµn FS = 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2241 tÊn). 2.3. §èi víi tiªu chuÈn TCXD 195 :1997, sö dông sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng Khi tÝnh to¸n søc chÞu t¶i theo ph−¬ng ph¸p nµy, nªn ®iÒu chØnh c¸c hÖ sè mp, mfc vµ mfs cho phï hîp víi kh¶ n¨ng chÞu lùc thùc tÕ cña cäc khoan nhåi trong ®iÒu kiÖn thi c«ng cã dïng CT 2 v÷a bentonite nh− sau: - LÊy mp = 1.5 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ®Êt mòi cäc rÊt nhá so víi thùc tÕ, kiÕn nghÞ chän mp = 2.5; - LÊy mfc = 0.15 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt rêi (c¸t) vµ th©n cäc rÊt lín so víi thùc tÕ, kiÕn nghÞ chän mfc = 0.07; - LÊy mfs = 0.43 theo TCXD195, dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cho phÐp do ma s¸t h«ng gi÷a ®Êt dÝnh (sÐt) vµ th©n cäc rÊt lín so víi thùc tÕ, kiÕn nghÞ chän mfc = 0.1; C«ng thøc (4) ®−îc lËp l¹i, cïng víi c¸c hÖ sè kiÕn nghÞ ®Ó tiÖn theo dâi: Qa = 1.5ÑAp + (0.15NcLc + 0.43NsLs)Ω - Wp trong ®ã: KiÕn nghÞ lÊy mp = 2.5, mfc,= 0.07, mfs = 0.1; C¸c gi¸ trÞ cña c¸c ký hiÖu kh¸c vÉn lÊy theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ nµy. KÕt qu¶ tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi víi c«ng thøc ®· ®−îc kiÕn nghÞ nh− nªu ë trªn:
B¶ng 8. Keá t quaû neù n tónh Keá t quaû tính toaù n - söù c c.taû i theo ñ.neà n: Ñöôø ng Chieà u Teâ n coâ ng trình Ñoä luù n T.troï ng Muõ i coï c thaâ n coï c cöï c haï n cho pheù p kính daø i Ñænh coï c Töông ñoá i Qu (taá n) Qap (taá n) Qas (taá n) Qu (taá n) Qa (taá n) mm m S (mm) Δ S( %) Boà n daà u Hieä p Phöôù c 800 50 13,373 1,67 330 54 207 552 221 Caà u Hieä p Phöôù c 1500 52 165 287 760 304 Caà u Myõ Thuaä n 2400 85,6 25 1,04 3900 565 2178 6318 2527 Caraven Hotel 600 40 16 2,67 460 57 220 651 260 Sercib-53 Ñoà ng khôû i 400 25 16 4,00 75 7 42 110 44 Qua b¶ng 8 nhËn thÊy r»ng: Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña cäc tÝnh theo c«ng thøc ®· ®iÒu chØnh, cã sai lÖch so víi søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ kho¶ng 29 ÷ 40%. Nh− vËy, víi hÖ sè an toµn FS = 2 ÷ 3 th× søc chÞu t¶i cho phÐp theo tÝnh to¸n vÉn nhá h¬n søc chÞu t¶i giíi h¹n thùc tÕ (cäc khoan nhåi cÇu Mü ThuËn, Qu = 3900 tÊn > Qa = 2527 tÊn). iii. KÕT LUËN Vμ KIÕN NGHÞ Qua c¸c néi dung ph©n tÝch nghiªn cøu ë trªn, cã mét vµi nhËn xÐt vµ kiÕn nghÞ vÒ søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn (thi c«ng bª t«ng cäc trong v÷a bentonite) nh− sau: TÝnh to¸n theo tiªu chuÈn 20TCN21 - 86 cho kÕt qu¶ kh¸ lín so víi thùc tÕ vµ ®Æc biÖt lµ søc chÞu t¶i cña mòi cäc (khi mòi cäc n»m trong tÇng c¸t). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.1 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ. CT 2 Theo tiªu chuÈn TCXD195:1997 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng) cho kÕt qu¶ kh¸ bÐ so víi thùc tÕ vµ ®Æc biÖt lµ søc chÞu t¶i cña cäc do ma s¸t h«ng (khi líp ®Êt ë h«ng cäc lµ tÇng c¸t). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.2 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ. Theo tiªu chuÈn TCXD195 :1997 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng) cho kÕt qu¶ rÊt lín so víi thùc tÕ (®Æc biÖt søc chÞu t¶i cña cäc do ma s¸t h«ng rÊt lín cßn søc chÞu t¶i cña mòi rÊt bÐ). Cßn khi sö dông c¸c hÖ sè ®iÒu chØnh nh− ®· giíi thiÖu ë môc 2.3 th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc kh¸ gÇn víi kÕt qu¶ thùc tÕ. Cßn tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn AUSTROADS:1992 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm trong phßng) vµ AASHTO:1992 (dùa theo sè liÖu thÝ nghiÖm hiÖn tr−êng) cho kÕt qu¶ rÊt kh¸ gÇn víi thùc tÕ. KiÕn nghÞ cã thÓ dïng tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi theo ®Êt nÒn. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Ng« Ch©u Ph−¬ng. Nghiªn cøu gi¶i ph¸p xö lý c¸c sù cè th−êng x¶y ra cho cäc khoan nhåi vµ gi¶i ph¸p tÝnh to¸n cäc khoan nhåi ë ViÖt Nam.LuËn ¸n cao häc 6/1999. [2]. Mãng cäc – Tiªu chuÈn thiÕt kÕ - 20TCN 21 – 86. [3]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cäc khoan nhåi TCXD 195:1997. [4]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ AASHTO 1992 cña Mü [5]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ AUSTROADS :1992 cña óc. [6]. KÕt qu¶ nÐn tÜnh cña c¸c dù ¸n: cÇu Mü ThuËn, cÇu HiÖp Ph−íc, cÇu ThÞ NghÌ 2, cÇu §iÖn Biªn Phñ, cÇu v−ît NguyÔn H÷u C¶nh, Bån dÇu HiÖp Ph−íc, Caraven Hotel, Sercib-53 §ång Khëi, Bån dÇu HiÖp Ph−íc khu vùc phÝa Nam