Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
--------------------

ĐỖ HỮU ĐẠO

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐƠN VÀ
NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH
NHÀ CAO TẦNG
CHUYÊN NGÀNH

: CƠ KỸ THUẬT

MÃ SỐ

: 62.52.01.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2015


Công trình được hoàn thành tại trường Đại học Bách Khoa
- Đại học Đà Nẵng

Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Nguyễn Trường Tiến
2. PGS.TS. Phan Cao Thọ

Phản biện 1: GS.TS. Trịnh Minh Thụ

Phản biện 2: GS.TS. Đỗ Như Tráng
Phản biện 3: TS. Trần Đình Quảng
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại:
Đại học Đà Nẵng – 41 Lê Duẩn – thành phố Đà Nẵng
Vào hồi 8 giờ 00 ngày 12 tháng 6 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia
hoặc Trung tâm TTTL – 41 Lê Duẩn – thành phố Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Lý do chọn đề tài
Cọc đất xi măng (Soil cement pile – gọi tắt là cọc SCP) là sản
phẩm của kỹ thuật trộn vữa xi măng trong đất – theo phương pháp
trộn sâu, hình thành cọc sau quá trình ninh kết của xi măng. Những
ưu điểm của cọc SCP như: giảm lún cho công trình, cải tạo nền đất
yếu, tăng khả năng chịu tải cho nền công trình, thi công cơ giới hóa
cao, tiến độ thi công nhanh, sử dụng đất tại chỗ nên làm giảm được
giá thành, giảm lượng đất thải và ô nhiễm môi trường.
Đối với cọc SCP thi công trong nền đất cát cho cường độ từ
(3,010MPa), có thể ứng dụng làm cọc chịu lực cho móng công trình
nhà cao tầng trong điều kiện cho phép. Tuy nhiên, độ cứng của cọc
SCP nhỏ nên các ứng xử giữa cọc – đất, cọc – cọc trong nhóm sẽ
khác với các loại cọc cứng thông thường. Các vấn đề đặt ra đó là:
Các đặc tính cường độ vật liệu đất cát gia cố xi măng, cơ chế truyền
tải, huy động ma sát thành bên, sức kháng mũi của cọc đơn, cọc
trong nhóm cọc và cách xác định hệ số nhóm đối với móng cọc SCP

và áp dụng trong công tác thiết kế móng cho công trình nhà cao tầng.
Đó chính là lý do hình thành đề tài: “Nghiên cứu sự làm việc của
cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng”.
2. Mục đích của đề tài
- Xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc tính cường độ của vật liệu cọc đất gia cố
xi măng theo phương pháp trộn ướt cho các loại đất cát, á cát, hướng đến tạo
ra cọc đất xi măng có cường độ cao, chịu lực cho móng công trình xây dựng.
- Nghiên cứu về sự truyền tải, huy động ma sát thành bên và
kháng mũi của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng từ mô hình thí
nghiệm kích thước thật, làm cơ sở đánh giá cọc đất xi măng bán
cứng làm việc như cọc để ứng dụng chịu lực.


2
- Phân tích các nhóm cọc đất xi măng bằng mô hình số và xây
dựng tương quan về hệ số nhóm đối với cọc đất xi măng.
3. Đối tượng nghiên cứu
Cọc SCP theo phương pháp trộn ướt, công nghệ của Nhật Bản,
thi công trong nền đất cát và á cát khu vực Đà Nẵng–Quảng Nam.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan đặc tính cơ học vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng của
cọc SCP, các vấn đề về sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, lược
khảo về đặc điểm địa chất khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam.
- Nghiên cứu về đặc tính cường độ của vật liệu cọc SCP bằng thí
nghiệm trong phòng thí nghiệm kết hợp hiện trường.
- Thí nghiệm mô hình kích thước thật (full scale) cho cọc đơn và
nhóm cọc SCP chịu tải trọng nén có sử dụng thiết bị đo biến dạng
dọc trục strain gages và phân tích kết quả.
- Mô phỏng số bằng Plaxis 3D Foundation để kiểm chứng mô
hình thí nghiệm và công trình thực tế, phát triển mô phỏng để xây

dựng tương quan về hệ số nhóm cho cọc SCP.
- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình máy tính SCPile tự
động hóa tính toán thiết kế cho móng cọc SCP.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng kết hợp
hiện trường áp dụng cho đặc tính cường độ vật liệu cọc SCP.
- Phương pháp thí nghiệm bằng mô hình kích thước thật có sử
dụng thiết bị đo biến dạng dọc trục cho cọc đơn và nhóm cọc.
- Mô phỏng số 3D bằng phương pháp PTHH và phát triển cho
các nhóm cọc khác nhau dựa trên mô hình đất Mohr – Coulomb.
6. Phạm vi nghiên cứu
- Cọc SCP theo phương pháp trộn ướt, các loại đất cát, á cát vùng
Đà Nẵng-Quảng Nam, vật liệu cọc không sử dụng phụ gia.


3
- Đề tài tập trung phân tích cho cọc SCP chịu tải trọng thẳng đứng.
- Phạm vi nghiên cứu ứng dụng: cho nhà dân dụng cao tầng đến
cấp II (dưới 19 tầng) trên nền đất cát vùng Đà Nẵng và những vùng
có đặc điểm địa chất tương tự.
7. Những đóng góp mới của luận án
- Xây dựng cơ sở dữ liệu các tương quan về đặc tính cường độ
chịu nén và chịu uốn của vật liệu cọc SCP cho 04 loại đất.
- Phân tích truyền tải trong cọc SCP và phân phối ma sát thành
bên, kháng mũi cho cọc đơn và cọc trong nhóm từ mô hình thí
nghiệm kích thước thật. Xác định hệ số sức kháng bên và mũi theo
công thức của Meyerhof để áp dụng tính sức chịu tải cọc đơn SCP.
- Phân tích huy động sức kháng của các cọc trong nhóm, xác định hệ
số nhóm và đề nghị xem móng cọc SCP làm việc theo nhóm “Group”.
- Xây dựng biểu đồ và phương trình xác định hệ số nhóm của

cọc SCP theo số cọc với khoảng cách khác nhau từ mô phỏng số 3D.
- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình SCPile tự động hóa
tính toán, thiết kế móng cọc SCP và áp dụng cho 01 dự án thực tế.
8. Cấu trúc của luận án
Ngoài các phần mở đầu, mục lục, danh mục các tài liệu tham
khảo, các công trình khoa học đã công bố, các hình vẽ, bảng biểu,
phụ lục, luận án gồm 130 trang, được bố cục trong 5 chương:
Chương 1: Tổng quan về cọc đất xi măng
Chương 2: Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính
cường độ vật liệu cọc đất xi măng
Chương 3: Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi
măng bằng mô hình kích thước thật.
Chương 4: Mô phỏng số và xây dựng tương quan về hệ số nhóm cọc đất xi măng.

Chương 5: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng.


4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển cọc đất xi măng
Cọc đất xi măng được nghiên cứu và áp dụng tại Thụy Điển và
Nhật Bản từ những năm 1960, sau đó phát triển ứng dụng đến nhiều
nước. Hai phương pháp thi công thường sử dụng là trộn ướt và trộn
khô. Tại Việt Nam cọc SCP được áp dụng từ năm 1980 trong xử lý
nền đất yếu, gần đây ứng dụng làm móng cho công trình xây dựng.
1.1.2. Các ứng dụng của cọc đất xi măng
Các ứng dụng của cọc SCP tại Thụy Điển, Nhật Bản và các nước
khác thường trong công tác xử lý nền đất yếu. Tại Việt Nam, việc

nghiên cứu ứng dụng cọc SCP theo hai hướng chính: cọc xử lý nền
đất yếu và cọc ứng dụng chịu lực, trong đó ứng dụng cọc SCP trong
ứng dụng chịu lực cho công trình cao tầng đối với các vùng địa chất
có nền đất cát sẽ tăng hiệu quả, góp phần giảm giá thành công trình.
1.1.3. Các phương pháp thi công cọc SCP theo kỹ thuật trộn sâu
Bao gồm hai phương pháp: trộn khô áp dụng cho nền đất yếu có
độ ẩm lớn từ (60200)% và trộn ướt áp dụng cho nền đất có độ ẩm
nhỏ hơn. Các thí nghiệm trong luận án theo phương pháp trộn ướt.
1.1.4. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cọc SCP
Bao gồm 02 nhóm chính: Nhóm các nghiên cứu về đặc tính
cường độ cọc dựa trên các thí nghiệm trong phòng, hiện trường và
nhóm các nghiên cứu về cơ học chịu tải của cọc và nhóm cọc SCP.
Hầu hết các nghiên cứu đều tập trung cho mục đích dùng xi
măng để cải tạo các loại đất sét yếu, đất hữu cơ, đất trương nở. Luận
án sẽ tiếp tục phát triển trên cơ sở hai hướng này với ứng dụng cọc
SCP cho mục đích chịu lực cho móng công trình và trên nền đất cát.


5
1.2. Về đặc tính cường độ của vật liệu cọc đất xi măng
Đối với cọc SCP chịu lực cho công trình, đặc tính cường độ có
ảnh hưởng chính đó là: cường độ chịu nén nở hông qu (trong phòng
và hiện trường), cường độ chịu uốn qb, mô đun đàn hồi E50.
1.3. Cơ sở tính toán cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng
1.3.1. Khả năng chịu tải của cọc đơn
Bao gồm khả năng chịu tải theo vật liệu cọc và theo đất nền, với
các phương pháp tính của Broms (1984)[1], Nhật Bản[37], Jiehan
(2011)[56]. Các phương pháp đều trên cơ sở ứng dụng cọc SCP
trong xử lý nền đất sét yếu. Một số tính toán dựa vào công thức tính
từ kết quả thí nghiệm SPT theo Meyerhof và Nhật Bản, tuy nhiên các

hệ số sức chịu tải ở thành bên và mũi cọc không phù hợp và cần phải
xác định từ kết quả tính ngược từ thí nghiệm.
1.3.2. Tính toán nhóm cọc SCP
- Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc SCP: hiện nay thường
áp dụng theo quan điểm móng cọc làm việc theo kiểu khối “Block”
của Bergado theo công thức (1.9) và (1.11), phương pháp của Broms
(1.12). Phương pháp của Bouassida và Porbaha theo (1.13) và (1.14)
có tiến bộ hơn, nhưng vẫn theo quan niệm nền tương đương. Đối với
nhóm cọc SCP chịu lực thì quan điểm trên không còn hợp lý. Cần
xác định một phương pháp phù hợp với thực tế ứng dụng này.
- Hiệu ứng nhóm cọc: được đánh giá thông qua hệ số nhóm cọc.
Các phương pháp theo Feld’s (công thức 1.15), Terzaghi và Peck
(1.16), Convese-Labarre (1.17), Coduto (1.18), và Seyed & Bakeer
(1.20). Trong đó theo Convese-Labarre áp dụng rộng rãi hơn. Tuy
nhiên các phương pháp đều áp dụng cho cọc cứng. Đối với cọc SCP,
độ cứng của cọc nhỏ hơn, ứng xử giữa cọc – đất, cọc – đất – cọc sẽ
khác và cần nghiên cứu về hiệu ứng và xác định hệ số nhóm của nó.


6
1.4. Một số đặc điểm địa chất khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam và
triển vọng ứng dụng cọc SCP cho nhà cao tầng
Các nghiên cứu và kết quả khảo sát cho thấy đặc điểm địa chất
thành phố Đà Nẵng có các lớp đất cát phân bố trên bề mặt chiều dày từ
13m đến 18m. Lớp cát này rất hợp lý khi sử dụng giải pháp cọc SCP
làm móng cho công trình xây dựng cao tầng đến cấp II (đến 19 tầng).

Hình 1.15. Một mặt cắt địa chất tiêu biểu của thành phố Đà Nẵng [15]

1.5. Một số vấn đề tồn tại trong nghiên cứu và ứng dụng cọc đất

xi măng cho công trình nhà cao tầng
1.5.1. Một số vấn đề tồn tại
Về vật liệu: Các nghiên cứu cho vật liệu cọc đất gia cố xi măng
thường tập trung cho mục đích xử lý nền đất sét yếu, không phù hợp
cho ứng dụng cọc SCP như là một giải pháp cọc chịu lực.
Về sức chịu tải của cọc và nhóm cọc: các phương pháp tính sức
chịu tải của cọc, nhóm cọc theo vật liệu, theo đất nền đều dựa trên
sức kháng cắt của đất yếu xung quanh cọc và nhóm cọc. Cách tính
này không phù hợp với cọc SCP với quan niệm làm việc như cọc.
1.5.2. Nhiệm vụ đặt ra cho luận án
Luận án phát triển nghiên cứu về đặc tính cường độ của vật liệu
cọc SCP đối với các loại đất đặc trưng có thể tạo ra cọc chịu lực.
Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc SCP thông
qua mô hình thí nghiệm kích thước thật và mô phỏng số 3D. Đồng
thời xây dựng một trình tự tính toán để bước đầu ứng dụng trong tính
toán, thiết kế thực tế trong điều kiện chưa có tiêu chuẩn.


7
CHƯƠNG 2

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẶC TÍNH
CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU CỌC ĐẤT XI MĂNG
2.1. Đặt vấn đề
Sự làm việc của cọc SCP như quá trình truyền tải, huy động sức
kháng, hiệu ứng nhóm cọc, sức chịu tải trọng ngang sẽ phụ thuộc vào
hai chỉ tiêu: cường độ nén nở hông qu và cường độ chịu uốn qb của
vật liệu cọc. Do vậy trước khi phân tích sự làm việc của cọc đơn và
nhóm cọc SCP thì cần có các kết quả nghiên cứu về đặc tính và
tương quan về cường độ. Chương này sẽ trình bày một số kết quả thí

nghiệm trong phòng về đặc tính cường độ của vật liệu cọc SCP.
2.2. Phạm vi lấy mẫu và thí nghiệm đất, xi măng
Phạm vi lấy mẫu đất: Chương trình thí nghiệm sẽ tập trung cho
04 nhóm đất xây dựng bao gồm: nhóm No1: đất cát pha, nhóm No2:
cát hạt mịn, nhóm No3: cát nhỏ và nhóm No4: cát hạt thô.
Biểu đồ thành phần hạt

100

80
70
60
50
40
Nhóm No1

30

Nhóm No2

20

Nhóm No3

10

Nhóm No4

0.001

0.01

0.1

1

10

Lượng lọt sàng tích lũy(%)

90

0

100

Đường kính hạt đất (mm)

Hình 2.2. Biểu đồ thành phần hạt của 04 nhóm đất

Các thí nghiệm phân tích hóa đất thông qua máy XRF được thực
hiện để xác định hàm lượng các oxit có trong đất.
Xi măng và nước: Các thí nghiệm hóa tính của của hai loại xi
măng PCB30 và PCB40 cũng được phân tích. Sử dụng nước sạch tại
phòng thí nghiệm để trộn mẫu.


8
2.3. Phương pháp thí nghiệm, cách tính toán và đánh giá kết quả
Đất

ax=150kg/m3

Xi măng

ax=200kg/m3

qu, qb (7ngày)

ax=200kg/m3

qu, qb (14ngày)

ax=300kg/m3

qu, qb (28ngày)

ax=350kg/m3

qu, qb (56ngày)

Tương quan

%qu, qb -ax-t

qu, qb--t

qu, qb - ax - t

E50 - qu

qu - qb

Hình 2.4. Chương trình thí nghiệm trong phòng và khai thác kết quả

Việc trộn, đúc và dưỡng hộ mẫu và cách tính toán kết quả theo
(TCVN9403:2012)[21]. Nén và uốn mẫu trên máy tự động vẽ biểu
đồ ứng suất – biến dạng bằng phần mềm Trapezium 2.24.
2.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
2.4.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu
Một số biểu đồ tương quan giữa qu-ax-t, và E50 - qu - ax
12

1400

y = 124.84x

y = 1.08Ln(x) + 5.97
y = 1.19Ln(x) + 3.45

1000

8
y = 1.18Ln(x) + 2.30

6

TH1

y = 1.05Ln(x) + 2.43

TH2

4

y = 1.07Ln(x) + 0.46

TH3

E50(N/mm2)

C ườ ng độ qu(N /mm2)

R2 = 1.00

1200

10

y = 113.40x
R2 = 0.99

800

TH1

600

y = 98.58x

400

TH3

y = 90.66x
2
y = 84.31x R = 0.83

TH4

2

y = 0.67Ln(x) + 0.22

TH5
TB

0
0

10

20
30
Thời gian (ngày)

40

50

60

Hình 2.16. Biểu đồ tương quan qu-ax-t
cho nhóm đất No4

TH2

R2 = 1.00

200

TH4
TH5

R2 = 1.00

0
0

2

4

6
qu(N/mm2)

8

10

12

Hình 2.20. Tương quan giữa E50 - qu ax nhóm No4


9
Bảng 2.7. Tổng hợp tăng trưởng cường độ qu - t
Nhóm đất

qu7-qu28

qu14-qu28

qu56-qu28

Nhóm No1

qu7=(0,36÷0,51)qu28

qu14=(0,43÷0,67)qu28

qu56=(1,09÷1,20)qu28

Nhóm No2

qu7=(0,46÷0,65)qu28

qu14=(0,64÷0,81)qu28

qu56=(1,03÷1,05)qu28

Nhóm No3

qu7=(0,60÷0,80)qu28

qu14=(0,76÷0,94)qu28

qu56=(1,02÷1,04)qu28

Nhóm No4

qu7=(0,62÷0,82)qu28

qu21=(0,84÷0,96)qu28

qu56=(1,02÷1,10)qu28

Bảng 2.8. Các phương trình tương quan tăng trưởng qu - t
Á cát (No1)
qu=0,52Ln(t)-0,13

Cát mịn (No2)
qu=0,66Ln(t)+0,37

Cát vừa (No3)
qu=0,75Ln(t)+2,03

Cát thô (No4)
qu=1,05Ln(t)+2,43

Bảng 2.9. So sánh với các kết quả nghiên cứu khác về qu-t
Theo P.V.An [1]
qu14=(0,43÷0,67)qu28
qu21=0,56qu28
qu56=(1,04÷1,25)qu28

Trung Quốc [1]
qu14=(0,62÷0,8)qu28
qu56=(1,15÷1,46)qu28
qu90=(1,31,8)qu28

Nhật Bản [39]
qu7=(0,63÷0,694)qu28
qu21=0,56qu28
qu56=(1,04÷1,25)qu28

Thụy Điển [51]
qu7=0,58qu28
qu14=0,79qu28
qu56=1,208qu28

2.4.2. Kết quả thí nghiệm uốn mẫu
Một số biểu đồ tương quan giữa qb-t-ax và qu-qb-ax
4.5

8
y = 0.54Ln(x) + 1.84

7
y = 0.42Ln(x) + 1.78

3.5

6
y = 0.43Ln(x) + 1.29

3

y = 0.45Ln(x) + 1.12

2.5

TH1

y = 0.52Ln(x) + 0.45

2

TH2

1.5

TH3

y = 0.35Ln(x) + 0.24

1

TH4

0.5

TH5
TB

0
0

10

20
30
Thời gian (ngày)

40

50

qb(N/mm2)

Cường độ qb(N/mm2)

4

4
3
2

y = 0.29x + 0.00
R2 = 1.00

1
0
0

60

Hình 2.28. Biểu đồ tương quan qb-ax-t
nhóm đất No4

y = 0.65x - 0.03
R2 = 0.96

5

2

4

6
qu(N/mm2)

8

10

Hình 2.29. Tương quan qu- qb-ax các
nhóm đất nghiên cứu

Bảng 2.15. Tổng hợp tương quan qb– qu cho các loại đất

Nhóm đất
qb/qu

Á cát (No1)
0,29÷0,458

Cát mịn (No2)
0,35÷0,463

Cát vừa (No3)
0,452÷0,508

Cát thô (No4)
0,38÷0,65

Nhận xét: kết quả tương quan giữa qb và qu có biên độ thay đổi ít
hơn so với kết quả nghiên cứu của giáo sư Terashi thực hiện trên cả
chất gia cố là vôi kết hợp xi măng qb/qu = (0,1÷0,6)[39].


10
2.4.3. Xây dựng tương quan giữa hàm lượng xi măng ax và qu
10

y = 8.36Ln(x) - 39.44
R2 = 0.98

No2

qu(N/mm2)

No3

8

y = 54.85x 2. 00
y = 71.84x 1. 21
R2 = 0.98
R2 = 0.99

400

No1

y = 5.13Ln(x) - 23.22
R2 = 0.99

No4

6
y = 2.13Ln(x) - 8.90
R2 = 1.00

4
2

350

y = 67.04x 0.83
R2 = 0.98

300
ax(kg/m3)

12

y = 1.08Ln(x) - 3.79

y = 72.14x 0.68
R2 = 1.00

250
200
150

No1

100

No2
No3

50

R2 = 0.97

0
150

No4

0
200

250

300

350

400

1.5

3.5

5.5

ax(kg/m3)

7.5

9.5

11.5

qu (N/mm2)

Hình 2.30. Tương quan giữa qu - ax
cho các nhóm đất

Hình 2.31. Tương quan giữa ax và qu
cho các nhóm đất

2.4.4. Ảnh hưởng của thành phần hạt và hóa tính của đất
12

120

ax=150kg/m3
ax=200kg/m3

10

100

ax=250kg/m3

SiO2

6
4

Al2O3
SO3

60

K2O

40

CaO
Ti2O

2
0
0.35

Fe2O3

80

ax=350kg/m3

Tỷ lệ %

qu(MPa)

ax=300kg/m3

8

20
0.45

0.55

0.65

0.75

0.85

0.95

Pd=d>0,25/d>0,1

Hình 2.32b. Ảnh hưởng của tỷ lệ hạt
Pd đến qu (Pd=d>0,25mm/d>0,1mm)

0
1

2

3

4

Loại đất (No)

Hình 2.33a. Ảnh hưởng tỷ lệ các
khoáng có trong đất đến qu

2.4.5. Tương quan cường độ trong phòng và hiện trường
Kết hợp thí nghiệm trên 03 dự án thực tế đã cho được tỷ lệ cường độ
hiện trường quf và cường độ trong phòng qul là: quf=(0,621,5)qul
2.5. Kết luận chương 2
Kết quả chương 2 đã xây dựng được phương trình tăng trưởng cường

độ qu, qb theo thời gian và hàm lượng ax , qu-E50-ax. Xác định tỷ lệ
giữa cường độ chịu uốn qb và qu, xây dựng tương quan giữa hàm
lượng xi măng ax và qu và ngược lại cho 04 loại đất. Đồng thời đánh
giá ảnh hưởng của thành phần hạt thông qua hệ số Pd và hóa tính của
đất đất đến cường độ qu, đánh giá tương quan cường độ hiện trường
từ các dự án thực tế quf và trong phòng qul.


11
CHNG 3

NGHIấN CU S LM VIC CA CC N V NHểM
CC T XI MNG BNG Mễ HèNH KCH THC THT
3.1. t vn
Mc ớch ca vic xõy dng mụ hỡnh: Vic xõy dng mụ hỡnh thớ
nghim kớch thc thc l tỡm hiu v s vn ng ng sut
bin dng, c ch truyn ti, huy ng lc ma sỏt thnh bờn, sc
khỏng mi ca cc n v nhúm cc SCP. Trờn c s phõn tớch kt
qu thớ nghim s xỏc nh cỏc h s sc chu ti, h s nhúm cc v
cỏc t l phõn phi sc chu ti ca cỏc cc trong nhúm.
Cụng ngh, thit b v tiờu chun ỏp dng: Cc SCP theo cụng
ngh ca Nht Bn, phng phỏp trn t. Cú s dng thit b o
bin dng dc trc Geokon 4911 v 4200. Cỏc tiờu chun ỏp dng v
tham kho: TCVN 4903:2012, TCVN 9393:2012, ASTM D1143.
3.2. Chun b thớ nghim
V trớ thớ nghim ti Khu vui chi gii trớ Tuyờn Sn thnh ph
Nng, cỏc kt qu thớ nghim a k thut nh hỡnh 3.5 v 3.6.
Thaỡnh phỏửn
haỷt (%)
Lồùp õỏỳt

Dung troỹng
tổỷ nhión
(kN/m3 )

CPT-qc(MPa)
0

0 20 40 60 80100 10 20 30 40 50 16 17 18 19

Cỏt

Caùt mởn maỡu
xaùm trừng
Seùt pha, deớo
móửm
Seùt

Caùt

Caùt buỷi
chỷt vổỡa

10

12

Caùt

sõu (m)

Buỷi

Buỷi

8

2

2

4

4

6

6

25

50

75 100

Buỷi
Caùt

Caùt mởn,
traỷng thaùi

chỷt vổỡa

0
0

MNN

2

6

CPT-fs(kPa)

5 10 15 20 25

0

8

sõu (m)

0

4

W d(%)
Wch(%)

8

10

10

12

12

14

14

16

16

Caùt
Buỷi

Aẽ seùt, maỡu
xaùm xanh, Seùt Buỷi
deớo cổùng

Caùt

14

Hỡnh 3.5. Phõn b ch tiờu vt lý ca
t theo sõu

Hỡnh 3.6. Kt qu thớ nghim xuyờn
tnh CPTu


12
Sồ õọử mọ hỗnh coỹc õồn
Coỹc SCP: D600, L=7,5m

aỡi coỹc
Bó tọng 35MPa
0.00

ỏửu coỹc: +0.2

ST#1: -1.5m

-4.00

Lồùp 2: Seùt pha,
chióửu daỡy : 2,0m

ST#2: -3.5m

-4.00
ng theùp D60mm
ST#3: -5.5m
Caùt nhoớ õóỳn mởn

ST#3: -5.5m

Lồùp 3: Caùt haỷt nhoớ
õóỳn mởn, chióửu daỡy:
5,5m
Strain gages

ST#4: -7.3m

TP4
ng theùp D60
d=1,2mm (A9)

ST#3: -5.5m

ST#4: -7.3m

Muợi coỹc: -7.50
n g theùp D60
d=1,2mm (A9)
Strain gages
Telltale d=22mm
TP2

TP1
50
22 00
9

ng theùp D60
d=1,2mm (A9)

ng theùp D60mm
Lồùp 3: Caùt haỷt nhoớ
õóỳn mởn, chióửu daỡy:
5,5m
Strain gages

Coỹc SCP D600

Muợi coỹc: -7.50
Strain gages
Telltale d=22mm

ST#2: -3.5m

ST#4: -7.3m
Coỹc SCP D600

TP5

Lồùp 2: Seù t pha,
chióửu daỡy : 2,0m

2250

TP3

2200

Strain gages
Telltale d=22mm

2200

Coỹc SCP D600
n g theùp D60
d=1,2mm (A9)

ST#1: -1.5m

-4.00

Caùt haỷt nhoớ õóỳn mởn

ng theùp D60mm
Lồùp 3: Caùt haỷt nhoớ
õóỳn mởn, chióửu daỡy:
5,5m
Strain gages

Lồùp 1:Caùt haỷt mởn.
chióửu daỡy : 2,0m
-2.00

Seùt pha

ST#2: -3.5m

Lồùp 2: Seùt pha,
chióửu daỡy : 2,0m

+0.25

800

Lồùp 1:Caùt haỷt mởn.
chióửu daỡy : 2,0m
-2.00

Seùt pha

Seùt pha

+0.25

Caùt mởn

ST#1: -1.5m

Caùt mởn

Lồùp 1:Caùt haỷt mởn.
chióửu daỡy : 2,0m
-2.00

Caùt haỷt nhoớ õóỳn mởn

Sồ õọử mọ hỗnh nhoùm G2
Coỹc SCP: D600, L=7,5m
aỡi coỹc
Bó tọng 35MPa
0.00

700

0.00

Caùt haỷt mởn

Sồ õọử mọ hỗnh nhoùm G1: 03 coỹc
Coỹc SCP: D600, L=7,5m

ng theùp D60
d=1,2mm (A9)

TP6
90
0

ng theùp D60
d=1,2mm (A9)

TP7
90
0

TP8

Muợi coỹc: -7.50
TP9
Strain gages
Telltale d=22mm

n g theùp D60
d=1,2mm (A9)
TP10

Hỡnh 3.8. S mụ hỡnh lp t thit b cho cc n v nhúm cc
3.3. Xõy dng mụ hỡnh v tin hnh thớ nghim

Mt s hỡnh nh thi cụng v gia ti thớ nghim mụ hỡnh

Bng 3.2. Thit k b trớ cỏc thit b o cho mụ hỡnh
STT
01
02
03
04
05

Tờn cc
TP4
TP5
TP1
TP2
TP3

Thit b o
ST(01), GKA9 (01)Telltale (01)
GKA9 (01)
Telltale (01), GKA9 (01)
Strain gages (01), Telltale (01)
GKA9 (01)

STT
06
07
08
09
10

Tờn cc
TP6
TP7
TP8
TP9
TP10

Thit b o
ST(01), Telltale (01)
ST(01), Telltale (01)
GKA9 (01)
GKA9 (01)
Telltale (01)

Cc SCP ng kớnh 600mm, chiu di 7,5m, qutk=5,5MPa.


13
3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm
3.4.1. Cơ sở phân tích truyền tải và sức chịu tải giới hạn
3.4.2. Phân tích cọc đơn
3.4.2.1. Phân tích truyền tải cọc đơn

Tải trọng (kN)
-0.5

0

200

400

600

Ma sát thành bên (kPa)
800 1000 1200

-0.5

-1.5

-2.5

-2.5

Độ sâu (m)

Độ sâu (m)

-1.5

-3.5

-4.5

0

20

40

60

80

-3.5

-4.5

-5.5

-5.5

-6.5

-6.5

-7.5

-7.5

Hình 3.17. Biểu đồ truyền tải dọc trục
cọc đơn TP5

Hình 3.18. Biểu đồ phân bố ma sát
bên cọc đơn TP5

3.4.2.2. Phân tích sức chịu tải giới hạn (Qu) cọc đơn
0.04

Tải trọng P(kN)
0
-5

0.035

0

200

400

600

800

1000

1200

S/P

Chuyển vị S(mm)

0.025

-15
-20
-25
-30

-40

0.02

y = 0.0007x + 0.005
R2 = 0.9991

0.015
TP4

0.01

TP5
Davis s ion Offs et

-35

y = 0.0007x + 0.0057
R2 = 0.9995

0.03

-10

Theo De Beer
Theo Snip
TB Cọc đơn

-45

Hình 3.25. Xác định Qu cọc đơn TP4
và TP5

TP4

0.005

TP5

0
0

10

20

30

40

50

S(mm)

Hình 3.26. Xác định Qu từ ngoại suy
Chin Konder

Sức kháng thành bên cọc qua các lớp đất được đánh giá qua hệ số 
theo phương pháp của Bjerrum-Burland, và tính toán ngược hệ số
kháng bên Cs theo Eslami and Fellenius từ thí nghiệm xuyên tĩnh.


14
Tính toán ngược hệ số sức kháng bên và kháng mũi trong công
thức tính sức chịu tải cho cọc SCP theo Meyerhof (3.4), hệ số K1, K2
cho thấy rõ sự giảm kháng mũi tăng của sức kháng bên của cọc SCP.
(3.4)

Qu  K 1 .N a  K 2 . N tb . As

Bảng 3.17. Hệ số K1 và K2 cho công thức của Meyerhof
Hệ số sức chịu tải
Cọc đóng
Cọc khoan nhồi
Hệ số K1 (kPa)
400
120
Hệ số K2 (kPa)
2,0
1,0

Cọc SCP

100
2,5

3.4.3. Phân tích nhóm cọc
3.4.3.1. Phân tích truyền tải và phân bố ma sát của cọc trong nhóm
Tải trọng(kN)
200

400

600

Tải trọng (kN)
800

1000

-0.5 0

200

400

Tải trọng (kN)

600

800 1000

-0.5

-1.5

-1.5

-2.5

-2.5

-2.5

-3.5

-4.5

Độ sâu (m)

-1.5

Độ sâu (m )

Độ sâu(m)

-0.5

0

-3.5

-4.5

400

600

800

1000

-4.5

-5.5

-5.5

-6.5

-6.5

-6.5

-7.5

-7.5

-7.5

Truyền tải cọc TP7-G2

200

-3.5

-5.5

Truyền tải cọc TP3-G1

0

Truyền tải cọc TP8-G2

Biểu đồ tổng hợp huy động ma sát và kháng mũi cho các cọc đơn và cọc trong nhóm
Qf(kN)
0

150

300

450

600

0

750
-10

-20

-20

S(mm)

-30

300

450

600

750

-30

-40

-60

150

Sm(mm)

-10

-50

Qr(kN)

0

0

-40
TP5
TP3
TP7
TP8

Hình 3.46. Biểu đồ huy động ma sát

-50
-60

TP5
TP3
TP7
TP8

Hình 3.47. Biểu đồ huy động kháng mũi


15
Biểu đồ phân bố ma sát thành bên dọc thân cọc theo các cấp tải trọng
cho các cọc TP3, TP7, TP8 như hình vẽ
Sức kháng bên đơn vị (kPa)

Ma sát thành bên (kPa)
20

40

60

80

-0.5

0

20

40

60

Sức kháng bên đơn vị (kPa)
-0.5 0

80

-1.5

-1.5

-2.5

-2.5

-2.5

-3.5

Độ sâu (m)

-1.5

Độ sâu (m)

Độ sâu (m)

-0.5

0

-3.5

-4.5

-5.5

-5.5

-5.5

-6.5

-6.5

-6.5

-7.5

-7.5

-7.5

Phân bố fi cọc TP7-G2

40

60

80

-3.5

-4.5

Phân bố fi cọc TP3-G1

20

-4.5

Phân bố fi cọc TP8-G2

Bảng 3.18. Huy động sức kháng thành đơn vị fs từ kết quả thí nghiệm (kPa)
TP5

62,12
26,79
53,25
57,75

Độ sâu
0-2,0m
2-4,0m
4,0-5,5m
5,5-7,5m

TP3
62,02
25,79
51
54

TP7
63,62
24,44
41,25
50,25

TP8
62,99
26,39
49,50
51,00

Bảng 3.19. Sức kháng bên và sức kháng mũi huy động của các cọc (kN)

Sức kháng
Qf
Qr

TP5
638,17(0%)
582,68 (0%)

TP3
625,5(-1,98%)
290,4(-45,1%)

TP7
535,03(-16.16%)
304,97(-47,66%)

TP8
611,52(-4,17)
228,48(-60,78%)

3.4.3.2.Phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc
0.07

Tải trọng P(kN)

0
0

180

360

540

720

900

0.06

1080

-20
-30
-40
-50
-60

y = 0.0009x + 0.0208
Nhóm G2

0.05

S/P

Chuyển vị S(mm)

-10

TP4

TP5
G1
G2
Davission Of fset
Theo De Beer
Theo Snip
TB Cọc đơn

Hình 3.54. Phân tích Qu các cọc

y = 0.0008x + 0.0116
Nhóm G1

0.04
0.03

y = 0.0007x + 0.0057
Cọc đơn TP5

0.02
y = 0.0007x + 0.005
Cọc đơn TP4

0.01
0
0

10

20

30

40

50

60

S(mm)

Hình 3.55. Phân tích Qu theo ngoại suy


16
Bng 3.21. Kt qu h s nhúm ca cc SCP theo thớ nghim
H s nhúm xỏc nh t Qu theo cỏc phng phỏp
Nhúm
De Beer
Snip
Davission
Nhúm G1 (03 cc)
0,685
0,684
0,664
Nhúm G2 (05 cc)
0,608
0,586
0,554

Chin
0,875
0,778

Phng phỏp xỏc nh Qu theo Davission c chn tớnh h s nhúm.
Bng 3.22. So sỏnh h s nhúm theo thớ nghim vi cỏc cụng thc lý thuyt
Cc/nhúm
cc
Cc n
G1 (03 cc)
G2 (05 cc)

So sỏnh h s nhúm vi cỏc cụng thc tớnh toỏn
Terzaghi ConveseCoduto,
Thớ
Labarre
2001
nghim Felds & Peck
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,87
0,75
0,69
0,595
0,664
0,80
0,688

0,56
0,455
0,554

Sayed v
Bakeer
1,0
0,796
0,566

3.5. ngh phng phỏp tớnh sc chu ti cho nhúm cc SCP
Tớnh sc chu ti nhúm cc SCP theo Terzaghi&Peck: Qug n1 .n2 .Qu (3.5)
N

H

H

H

Qf

Qr

B

Coỹ c SCP

(6-9)Cu

Mỷt phaù hoaỷi

Cu

Cu

M

Coỹc SCP

q

L

Hỡnh 3.56. S tớnh theo khi
Block ca Bergado, 1994

Hỡnh 3.57. S tớnh nhúm Group
c ngh cho cc SCP

3.6. Kt lun chng 3
Xõy dng mụ hỡnh thớ nghim thc cú s dng thit b o bin dng
dc trc strain gages, ỏnh giỏ huy ng ma sỏt thnh bờn v khỏng
mi ca cc n v cc trong nhúm, xỏc nh h s nhúm v ngh
s tớnh nhúm cc SCP theo quan im lm vic nhúm "Group".


17
CHNG 4

Mễ PHNG S V XY DNG TNG QUAN V H S
NHểM CHO CC T XI MNG
4.1. Mc ớch v phng phỏp
Nhỏỷp thọng sọỳ cuớa coỹc:
kE, D, L
kờch thổồùc õaỡi coỹc

Nhỏỷp dổợ lióỷu õỏỳt nóửn:
kc, E
Mọ hỗnh õỏỳt
Mohr - Coulonb

Phỏn tờch mọ hỗnh
thờ nghióỷm

Phỏn tờch caùc cọng
trỗnh thổỷc tóỳ

Phỏn tờch xỏy
dổỷng tổồng quan

Nhoùm coỹc
G1

Mọ phoớng phỏn tờch sọỳ lióỷu
cuớa 5 cọng trỗnh thổỷc tóỳ

Nhoùm tổỡ 4 õóỳn 25 coỹc SCP
Tyớ sọỳ: d/D=1, 1.5, 2, 3, 6, 8

So saùnh vồùi kóỳt
quaớ thờ nghióỷm

Phỏn tờch õổồỡng cong P-S
Xaùc õởnh hóỷ sọỳ nhoùm

Coỹc õồn
TP4

Nhoùm coỹc
G2

So saùnh vồùi kóỳt
quaớ thờ nghióỷm

Hỡnh 4.2. S cỏc trng hp mụ phng s cho cc SCP
3

b) aỡ i coỹc
P

II
I

15


4

II

14

5x

II
13

z

I-I Coỹc õỏỳt xi mng

3x

x6

11

2

y

ỏỳ t nóửn

II-II

x

Coỹ c õỏỳt xi mng

D

ỏỳt nóửn

2



Hỡnh 4.3. Phn t
axisymmetry 3D

z
x

D

y

x
10

5

ỏỳ t nóửn

ỏỳ t nóửn

II

8

4x



L

I

x
1

9

6

L

Coỹ c õỏỳt xi mng

P

12

Coỹ c õỏỳt xi mng

a)

d

Hỡnh 4.4. S mụ
phng s 3D cc n
v nhúm cc


18
4.2. Mô phỏng số cho mô hình thí nghiệm
Thực hiện mô phỏng số bằng phần mềm theo phương pháp PTHH
Plaxis 3D Foundation cho cọc đơn, nhóm G1 và nhóm G2. Kết quả
mô phỏng số cho kết quả hợp lý với số liệu nén tĩnh từ mô hình.
Tải trọng P(kN)
400

600

800

1000

Tải trọng P(kN)
0

0

1200

-10
-15
-20
-25

-30
-35

Thí nghiệm TN4

-40

FEM 3D TN4

400

600

800

1000

-10

-20
-30
-40
-50

200

400

600

800

1000

-20
-30
-40
-50
-60

FEM-3D-G1

FEM-3D-G2
Davission Line

Davission Line

Hình 4.7. Biểu đồ đường
cong P-S cọc TP4

0

Thí nghiệm G2

Thí nghiệm G1

-60

Davission Line

-45

200

-10
Chuyển vị S(mm)

200

Chuyển vị S(mm)

Chuyển vị S(mm)

Tải trọng P(kN)
0

0
-5 0

-70

-70

Hình 4.9. Biểu đồ đường
cong P-S nhóm G1

Hình 4.11. Biểu đồ đường
cong P-S nhóm G2

4.3. Mô phỏng số cho cọc SCP các công trình thực tế

Mô phỏng số 3D cho cọc đơn và các nhóm 02, 04, 05 và 07 cọc SCP
với các khoảng cách khác nhau tương ứng của 05 dự án thực tế tại
Đà Nẵng và Quảng Nam: Showroom KIA Đà nẵng, Khu phức hợp
văn phòng FPT, Chung cư thu nhập thấp tại khu dân cư An trung 2,
Bệnh viện Đa khoa Điện Bàn và đường đầu cầu Trần Thị Lý. So
sánh đường cong P-S cho kết quả sát với thí nghiệm nén tĩnh.
4.4. Mô phỏng số xây dựng tương quan hệ số nhóm cọc SCP
Mô phỏng số cho 06 trường hợp nhóm cọc có 4, 6, 9, 16, 20 và 25
cọc với khoảng cách d/D=(1, 1,5, 2, 3, 6, 8). Xác định hệ số nhóm,
xây dựng tương quan hệ số nhóm cho cọc SCP.
1

1

0.9

0.9

y = 1.07x-0.07

0.8
0.7

Hệ số nhóm 

Hệ số nhóm 

0.8
Nhóm 4 cọc

0.6

Nhóm 6 cọc

0.5

Nhóm 9 cọc
Nhóm 16 cọc

0.4

0.7

y = 1.07x-0.11

0.6

y = 1.06x-0.19

0.5

y = 1.01x-0.26

0.4

y = 0.92x-0.31

0.3

d=1D

d=1.5D
d=2D
d=3D
d=6D
d=8D
Power (d=1D)

0.2
Nhóm 20 cọc

0.3

0.1

Nhóm 25 cọc

0.2
1

2

3

4

5

6

7

d/D

Hình 4.31. Hệ số nhóm cọc theo tỷ số
d/D của các trường hợp

0
8

3

5

7

9

y = 0.76x-0.34

11

13

15 17 19
Số cọc n

21

23

25

27

29

Hình 4.32. Biểu đồ xác định hệ số nhóm
xét đến ảnh hưởng số cọc


19
Theo biểu đồ hình 4.31 cho phép xác định hệ số nhóm cho các nhóm
cọc có số cọc n=(425) với khoảng cách tim cọc d=(1,08,0)D. Biểu
đồ hình (4.32) cho phép xác định hệ số nhóm cọc  ứng với số lượng
cọc n trong nhóm và phương trình hồi quy tương ứng tính hệ số .
4.5. Kết luận chương 4
Sử dụng phần mềm theo phương pháp PTHH Plaxis 3D Foundation
và mô hình vật liệu đất Mohr-Coulomb mô phỏng mô hình thí
nghiệm và cho kết quả của 05 dự án thực tế. Trên cơ sở sự hợp lý
giữa mô phỏng và kết quả thí nghiệm, tiến hành mô phỏng cho các
trường hợp khác nhau của nhóm cọc về số lượng và khoảng cách
khác nhau, bước đầu xây dựng toán đồ và phương trình xác định hệ
số nhóm áp cho tính toán sức chịu tải cho móng cọc SCP.
CHƯƠNG 5
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XI MĂNG
CHO CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG
5.1. Giới thiệu chung
Nội dung chương này là xây dựng một trình tự tính toán thiết kế
móng cọc SCP trong điều kiện chưa có tiêu chuẩn. Đồng thời xây
dựng phần mềm SCPile tính toán, thiết kế cọc SCP và ứng dụng cho

một công trình thực tế.
5.2. Xây dựng trình tự tính toán móng cọc SCP
Trên cơ sở thừa kế Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205 :1998,
Tiêu chuẩn TCVN 9403 :2012, kết quả nghiên cứu trong nước, trên
thế giới và kết quả của luận án. Tác giả xây dựng trình tự tính toán,
thiết kế móng cọc SCP gồm 16 bước, kiểm tra móng cọc SCP theo
các trạng thái giới hạn dựa trên các giả thiết và sơ đồ cơ học.
5.3. Xây dựng chương trình SCPile tính toán thiết kế móng cọc SCP
Sơ đồ thuật toán tổng quát của chương trình máy tính SCPile được
xây dựng dựa trên trình tự tính toán ở mục 5.2 như sau:


20
Input
Kióứm tra taới troỹ ng õổùng: Pmax, Pmin
Nhỏỷn dổợ lióỷu: Thọng sọỳ cồ lyù cuớa õỏỳt nóửn,
chố sọỳ SPT, taới troỹng, kờch thổồùc coỹc,kờch
thổồùc moùng, thọng sọỳ kyợ thuỏỷt vỏỷt lióỷu)
Tờnh toaùn thọng sọỳ cồ lyù õỏỳt nóửn, coỹc

Tờnh sổùc chởu taới cuớ a coỹc, kióứm tra vổợa

Kióứm tra khọỳi moùng quy ổồùc

Kióứm tra cổồỡng õọỹ õỏỳt nóửn, tờnh luùn

Kióứm tra lồùp õỏỳt yóỳu, luùn theo thồỡi gian

Kióứm tra taới troỹng ngang: Hn, [H]

Tờnh hóỷ sọỳ nhoùm, sổùc chởu taới nhoùm coỹc

Tờnh toaùn, choỹn chióửu cao õaỡi coỹc

Tờnh toaùn, bọỳ trờ cọỳt theù p cho õaỡi coỹc

Xuỏỳt baớng tờnh Exel, cồ sồớ dổợ lióỷu

Output

Ngụn ng lp trỡnh s dng vit chng trỡnh mỏy tớnh tớnh toỏn
múng cc t xi mng SCPile l Visual Basic.net (VB.net). Phn
mm cho phộp tớnh toỏn, kim tra v nhp, xut bng tớnh t Exel.

Tớnh toỏn kt qu

Menu tớnh toỏn

Biu din tớnh toỏn

ha kt qu

Hỡnh 5.3. Giao din ca chng trỡnh SCPile Phn tớnh toỏn


21
5.4. Áp dụng tính toán thiết kế tại công trình FPT Complex
Áp dụng tính toán thiết kế tại công trình FPT Complex trên 1200 cọc
đường kính D800mm, chiều dài L=10m. Cọc được bố trí khoảng
cách giữa các tim là 1,5D=1,2m, cọc ngàm vào đài 20cm.

1400
20

4
20

12 00

5

0

26 00

3000

6

60

B1

8000
4 800

5200

320 0

0

20
3800
00

2400
14
3800 00
00
24
48 00
00 12

00
50

24
48 00
00 12

28

00

0

48

12

0
240

1600
40016
0040
0

48
00

0
4 80

0
2 40
0

A1

00
12
24
00

4802

240

400

2400
7650
4800
2850

B2

0

4800
7 400

4 800
7 400

2000
12N

6000

12
0

2600

2600

6800 3200

3600

6000

6000

3600

4800

7650
28 50

0200
120 1
2400
0
240 0
0120
120

00

6800 32 00

68

3600

00

24
2400

24
12 00 00
1200

00

60
1200
12 00 00
600 36

00
30
00
00
66
36

48
00

0
6 00
00
60

0

48
00

7 65

76
50
48

50

28
50

28

BH3
4800

12

50

B3

00
72
00

0

3 60
0
6
60
0

72
00

00
24

00
28

50

50
28

28

0
00 7 65

00

50

520 0

5 200

900 300
48000 900

D5

48

00

A2

00
12
00
24 00
48

A3
28

1500

3200

240
48000 1200

50

48

24

76

0

410

12

00

00
24 00
00 48

A4

15 00

1200

28

0

600
240

2400
410

0
7 65

4 80

48 00

4800

50

00

50
48

24

50

0

76

0
48

40

00

00 50
48 76

0

BH4

00
76

00

0

6000
120
60 02400

5200

2400
4800
12 00

B4

48

0040
016

600

0

1200

0

480

00

240
790

360

24
48 00
00 12

B5

48

53

4800

00

00
0012
12 00
24

0

D4

00

48 00

16

48 00

146

00

8

24

400
16 00
40

24

8996

C

0

4800

0
2
4 8040 0
0 1 20

400

1 20

4 80

00

1950
12N

10800

60

0
240 0
160
400

2400
16 00400
400

00

00
12

00
2 4 00
48

00

48

BH7

48 00

600 0

4000

00

0
7 20

600

00
16

60

0
1 20

C1

16

00

6 00

4800
48

36 00

00

1600

4800

7

4800

0

24

0

00 3600

4 80

0
00
36 00 60
0 24

68

BH1

600

4800

00

0

360 0

7400

24

50

6 00

2600

00
00 72
48

00

0

28

600

3600
2400
600

00

600

32

60

3600
2400
600

36

60 36
0
00

1200

12
2400 00

BH6

0

0

38
4 80

0

1 40

2 40

3000

A5

A6
B

Hình 5.6. Mặt bằng thiết kế móng cọc SCP cho công FPT Complex

5.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật
So sánh về giá thành của cọc SCP với các loại cọc thông dụng cho
06 dự án trên địa bàn Đà Nẵng như hình 5.13.

100
80

Tỷ lệ %

C2

0 60 0
3 6040 0
2
0

6 60
0
3 00

30
0

0

8 80

60

0

2 80

36

24 00
00
6 00

6 00

00

12
00

0

0
6 00

60
00 3
66

60

00

0
3 00

0
0
3 60 0

24

00

2 60

0 3 60
24 0
00
60

0

6

20
36

24

60
00

24

0
36
24 00
00
60

00
00

00

30
36
0 0 668
00
6000
0
3 60
0

6 00

14
30

2600

24

32
00

20

16

00

60 36
0 24 00
00
60

6600 3600

60
40
20

Cọc khoan nhồi D800

0

Cọc ống DUL D500

1

2

3

4

Trường hợp

5

Cọc ép 350*350
6
Cọc SCP D800

Hình 5.13. So sánh theo % giá thành của các loại cọc của 6 dự án
5.6. Những kết quả đạt được của chương 5
Xây dựng trình tự tính toán thiết kế cọc SCP trong điều kiện chưa có
tiêu chuẩn. Từ đó đó lập thuật toán tổng quát và thuật toán chi tiết,
xây dựng chương trình SCPile và áp dụng cho công trình thực tế.


22
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
1. Các kết luận
Từ kết quả đề tài “Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc
đất xi măng cho công trình nhà cao tầng”, rút ra các kết luận như sau:
- Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm về đặc
tính cường độ vật liệu cọc SCP cho 04 loại đất đặc trưng của khu
vực Đà Nẵng - Quảng Nam, với hàm lượng xi măng từ
(150350)kg/m3 đất tự nhiên, xây dựng được các tương quan,
trong đó: Sự phát triển cường độ qu và qb theo thời gian theo hàm
Logarit:
Á cát
qu=0,52Ln(t)-0,13
qb=0,25Ln(t)-0,18

Cát mịn
qu=0,66Ln(t)+0,37

qb=0,33Ln(t)-0,15

Cát vừa
qu=0,75Ln(t)+2,03
qb=0,39Ln(t)+0,8

Cát thô
qu=1,05Ln(t)+2,43
qb=0,45Ln(t)+1,12

Tương quan giữa mô đun đàn hồi E50 và cường độ nén nở hông
qu trong khoảng: E50=(74,0133,3)qu; tương quan giữa cường độ
chịu uốn qb và qu trong khoảng: qb=(0,290,65)qu; tương quan
cường độ trong phòng qul và cường độ hiện trường quf trong
khoảng quf=(0,621,5)qul.
- Xây dựng phương trình tương quan giữa hàm lượng xi măng ax và
cường độ chịu nén qu cho 04 loại đất theo bảng sau:
Á cát

Cát mịn

Cát vừa

Cát thô

qu=1,08Ln(ax)-3,79

qu=2,13Ln(ax)-8,9

qu=5,13Ln(ax)-23,22

qu=8,36Ln(ax)-39,44

a x  54,5q u2.0

a x  71,84 q1u.21

a x  67,04qu0.83

a x  72,14q u0.68

- Đánh giá ảnh hưởng của thành phần hạt và hàm lượng SiO2 trong
đất, hàm lượng CaO trong xi măng đến đặc tính cường độ của vật
liệu cọc SCP. Trong đó, đối với ảnh hưởng thành phần hạt, luận án
đã đề nghị dùng hệ số Pd=(d>0,25mm)/(d>0,1mm) cho đất cát để
tra biểu đồ xác định qu ứng với hàm lượng xi măng khác nhau.


23
- Từ kết quả thí nghiệm mô hình kích thước thực và phân tích cho
thấy chuyển vị để huy động cực hạn ma sát thành bên đối với cọc
SCP là (2022)mm - ứng với 3,5% đường kính cọc với cọc đơn,
đối với cọc trong nhóm thì chuyển vị tương ứng từ (3035)mm ứng với khoảng 5% đường kính cọc, lớn hơn so với quan niệm huy
động ma sát bên cực hạn của cọc cứng là 8mm.
- Từ thí nghiệm mô hình tác giả đã xác định được giá trị hệ số sức
kháng bên  (theo  method) bằng 0,53 trong đất á sét và
=(0,690,77) trong đất cát, kết quả này rất phù hợp với cách tính
từ thí nghiệm xuyên tĩnh của Eslami và Fellenius. Đồng thời xác
định hệ số sức chịu tải áp dụng cho cọc SCP dựa trên công thức
của Meyerhof (1976) để tính sức chịu tải của cọc với hệ số

K1=100kPa và K2=2,5kPa (hệ số an toàn FS=2,02,5).
- Phân tích ảnh hưởng của nhóm cọc cho thấy sự suy giảm ma sát
bên do hiệu ứng nhóm từ 1,98% (nhóm 3 cọc) đến 4,17% (nhóm 5
cọc) trong khi ma sát bên cọc giữa giảm đến 16,16%. Đồng thời
huy động kháng mũi ở cọc giữa lớn hơn ở cọc biên đến 31,6% do
sự hình thành nêm đất ở mặt phẳng mũi nhóm cọc.
- Kết quả xác định hệ số nhóm cọc cho được hệ số nhóm =0,664
đối với nhóm G1 (03 cọc) và =0,554 đối với nhóm G2 (05 cọc),
kết quả này khá gần với phương pháp của Convese Labarre với
chênh lệch từ 1,4% đến 4,3%. Đề nghị tính sức chịu tải của nhóm
cọc SCP trong nền đất cát theo quan điểm nhóm “Group” theo
công thức của Terzaghi và Peck, kết quả tính toán lớn hơn
(1,892,17) lần so với quan điểm nhóm cọc làm việc theo khối
“Block” của Bergado đề xuất tính cho nền đất yếu.
- Kết quả mô phỏng số bằng Plaxis 3D Foundation - sử dụng mô hình
vật liệu đất Mohr-Coulomb cho cọc đơn và nhóm cọc SCP từ mô hình