Nghiên cứu phân tích tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo lý thuyết và theo thí nghiệm hiện trường

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các số
liệu kết quả trình bày trong luận văn này là đúng sự thật, có nguồn gốc rõ ràng và chưa
được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào.
Tác giả

Đinh Hoàng Hải

i


LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành là thành quả của sự cố gắng, nỗ lực hết mình và sự giúp đỡ
tận tình của các thầy cơ trong bộ mơn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội,
đặc biệt dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy TS. Nguyễn Văn Lộc.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn, đã tận tâm hướng dẫn trong
suốt quá trình từ khi lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương đến khi hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ mơn Địa kỹ thuật, Khoa Cơng
trình đã giúp đỡ và tạo điều kiện tác giả hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả

Đinh Hoàng Hải

ii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC VÀ MĨNG CỌC ..............................................3
1.1. Khái niệm chung về cọc và móng cọc: .....................................................................3
1.2. Khái quát về cọc khoan nhồi ....................................................................................4
1.3. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi: ........................................................................5
1.3.1. Phương pháp khoan dùng ống vách: .....................................................................5
1.3.2. Phương pháp khoan không dùng ống vách: ..........................................................6
1.3.3 Các bước thi công cọc khoan nhồi: ........................................................................9
1.3.3.1. Chuẩn bị:.............................................................................................................9
1.3.3.2. Dung dịch khoan: ...............................................................................................9
1.3.3.3. Tạo lỗ khoan: ....................................................................................................10
1.3.3.4. Gia công và hạ lồng thép: .................................................................................11
1.3.3.5. Vệ sinh hố khoan: .............................................................................................13
1.3.3.6. Đổ bê tông: .......................................................................................................15
1.4. Kết luận chương I: ..................................................................................................16
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CỌC VÀ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI
.......................................................................................................................................17
2.1. Khái niệm về sức chịu tải của cọc đơn ...................................................................17
2.2. Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo độ bền vật liệu............................17
2.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo đất nền ...................................................................19
2.4. Phương pháp thí nghiệm cọc tại hiện trường: ........................................................35
2.5. Kết luận chương 2: .................................................................................................42
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH BỆNH VIỆN MẮT Ở
THÀNH PHỐ SĨC TRĂNG.........................................................................................44
3.1. Giới thiệu về cơng trình ..........................................................................................44
3.2. Tính tốn các loại tải trọng tác dụng lên cơng trình và tính tốn nội lực cho từng
chân cột ..........................................................................................................................49

3.3. Phân tích và đề xuất các phương án móng. ...........................................................52
3.3.1 Phương án móng nơng trên nền thiên nhiên. ........................................................52
iii


3.3.2 Phương án móng sâu – móng cọc. ........................................................................52
3.3.2.1. Cọc khoan nhồi .................................................................................................53
3.3.2.2. Cọc barrette : ....................................................................................................53
3.3.2.3. Cọc bê tông ứng suất trước :.............................................................................54
3.4. Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi .............................................................55
3.4.1. Chọn loại móng cọc và vật liệu làm cọc. ...........................................................55
3.4.1.1 Chọn loại móng cọc. ........................................................................................55
3.4.1.2 Chọn kích thước cọc và đài cọc........................................................................55
3.4.2. Tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc ........................56
3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền : .......................................................57
3.4.3.1 Theo Meyerhof : ................................................................................................57
3.4.3.2 Theo TCXD 197- 1997 :....................................................................................57
3.4.4 Xác định số lượng cọc ........................................................................................58
3.3.4.1. Xác định số lượng cọc cột điển hình. ...............................................................58
3.4.4.2. Bố trí cọc. .........................................................................................................59
3.4.5 Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc. ...................................................................60
3.4.6 Kiểm tra móng cọc và nền của nó theo trạng thái giới hạn về cường độ. ........62
3.4.7 Kiểm tra độ lún của móng cọc. ...........................................................................66
3.5. Xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm hiện trường ...................................70
3.6. Sử dụng phần mềm Geoslop tính tốn sức chịu tải của cọc. ..................................75
3.6.1 Trường hợp tính tốn ............................................................................................75
3.6.2 Tính ứng suất và biến dạng cho móng cọc theo modul SIGMA/W .....................77
3.7. Phân tích các kết quả tính và nhận xét. ..................................................................83
3.8. Kết luận chương 3 ..................................................................................................84
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .............................................................................................85

1. Kết luận và kiến nghị .................................................................................................85
2. Một số điểm còn tồn tại .............................................................................................85
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo ......................................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................87

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cấu tạo móng cọc .............................................................................................3
Hình 1.2 Mơ phỏng q trình thi cơng cọc khoan nhồi ...................................................5
Hình 1.3 Thi cơng cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách ................................................6
Hình 1.4 Ống vách trong thực tế thi cơng .......................................................................6
Hình 1.5: Thi cơng cọc khoan nhồi khơng dùng ống vách..............................................7
Hình 1.6: Phương pháp khoan gầu ..................................................................................8
Hình 1.7: Thi cơng cọc khoan nhồi .................................................................................9
Hình 1.8: Lồng thép đã hồn chỉnh ...............................................................................12
Hình 1.9: Vệ sinh lỗ khoan ............................................................................................15
Hình 2.1: Gia tải bằng kích thủy lực, dùng cọc neo làm phản lực ................................35
Hình 2.2: Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đối trọng làm phản lực......36
Hình 2.3 Quan hệ giữa tải trọng và độ lún của cọc .......................................................36
Hình 2.4: Mơ hình thí nghiệm Osterberg ......................................................................37
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý thử động biến dạng lớn PDA ............................................39
Hình 3.1: Mặt bằng tầng 1 tịa nhà chính bệnh viện......................................................41
Hình 3.2: Mặt cắt đứng tịa nhà chính theo phương ngắn .............................................46
Hình 3.3 : Mặt cắt địa chất khu vực xây dung bệnh viện ..............................................47
Hình 3.4 : Mơ phỏng mơ hình tịa nhà chính của bệnh viện trên Sap ...........................49
Hình 3.5 : Số thứ tự chân cột trong Sap2000 ................................................................50
Hình 3.7 : Mặt cắt móng cọc trong đất ..........................................................................55
Hình 3.8 : Bố trí cọc trong đài 4 cọc. ............................................................................60

Hình 3.9: Bố trí móng cọc cho tồn bộ các cột của cơng trình .....................................60
Hình 3.10: Sơ đồ khối móng quy ước của đài 4 cọc ....................................................63
Hình 3.11a. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún và tải trọng tác dụng lên cọc .......................73
Hình 3.11b. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún và thời gian tác dụng lực ............................74
Hình 3.12. Sơ đồ tính lún cho móng cọc .......................................................................77
Hình 3.13 Phác họa sơ đồ tính bằng Sigma/W .............................................................78
Hình 3.14 Sơ đồ mơ hình tính tốn của bài tốn .........................................................79
Hình 3.15: Kiểm tra lỗi bài toán ....................................................................................80
v


Hình 3.16 : Chạy bài tốn ..............................................................................................80
Hình 3.17

Lưới chuyển vị...........................................................................................81

Hình 3.18 Đường đẳng chuyển vị theo phương đứng ..................................................81
Hình 3.19 Đường đẳng chuyển vị ngang ......................................................................82
Hình 3.20: Giá trị độ lún tại điểm tâm móng ..............................................................82
Hình 3.21 Biểu đồ chuyển vị theo phương Y ...............................................................83

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Bảng xác định hệ số k tc .................................................................................19
Bảng 2.2. Sức kháng ma sát giữa thành cọc và đất f i ....................................................20
Bảng 2.3. Hệ số m f ........................................................................................................21
Bảng 2.4- các hệ số của công thức (2.4)........................................................................22
Bảng 2.5- Trị số q p ........................................................................................................23

Bảng 2.6. Bảng xác định hệ số K c và α theo loại đất ....................................................27
Bảng 2.7. Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất γ cf .............................................32
Bảng 2.8 - Các hệ số α1, α2 , α3 và α4 trong công thức (2.24) ...................................33
Bảng 2.9. Cường độ sức kháng q b , của đất dính dưới mũi cọc nhồi .............................34
Bảng 3.1 : Kích thước nhà dự án: ..................................................................................45
Bảng 3.2 : Bảng các chỉ tiêu cơ lí có được từ thí nghiệm ............................................48
Bảng 3.3: Kết quả tính tốn nội lực chân cột từ phần mềm Sap2000v14 .....................50
Bảng 3.4: Tính ứng suất tại tâm móng. .........................................................................68
Bảng 3.5: Biểu ghi số liệu thí nghiệm. ......................................................................6872

vii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của đất nước, những tòa nhà cao
tầng xuất hiện ngày càng nhiều tại Việt Nam. Giải pháp cọc khoan nhồi được coi là
một giải pháp nền móng hiệu quả để chịu lực cho các cơng trình lớn.Vì vậy, cọc khoan
nhồi ngày càng được áp dụng tại Việt Nam. Ước tính hàng năm tại nước ta thi công từ
50000 – 70000 mét dài cọc khoan nhồi. Hiện nay, có rất nhiều đề tài nghiên cứu về

1