Đang tải... (xem toàn văn)
LVTS26 Ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà Nội Đăng ngày 23072011 01:22:00 PM 442 Lượt xem 672 lượt tải Giá : 0 VND Ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà Nội Hãng sản xuất : Unknown
bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại học xây dựng *** Bùi hồng cờng ứng dụng công nghệ cọc franki trong điều kiện đất nền hà nội Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp Mã số : Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học: PGS. Lê kiều Hà Nội - 2006 Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn thầy: PGS. Lê Kiều, các Giáo s, Phó Giáo s, Tiến sĩ, các thầy, cô trong khoa Đào tạo sau đại học Trờng Đại học Xây dựng - Hà Nội, các đồng nghiệp, bạn bè và ngời thân đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này ! Hà nội, ngày tháng năm 2006. Bùi Hồng Cờng Trang 1 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Chơng Mở đầu Móng cọc là một trong những loại móng đợc áp dụng rng rãi nhất. Nó đã có một lịch sử phát triển rất lâu đời. Cùng với những tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung, móng cọc ngày càng đợc cải tiến và hoàn thiện. Ngày nay, đi liền với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, sự phát triển của kỹ thuật thi công cọc làm sản sinh không ngừng các loại cọc mới, điều này càng mở ra cho việc thiết kế móng cọc nhà cao tầng, từ đó chúng ta có thể lựa chọn các loại cọc có tính năng kỹ thuật cao, lợi ích kinh tế cao. Hiện nay, ở nớc ta, đang áp dụng một biện pháp cải thiện khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi, đó là phơng pháp thổi rửa đáy và bơm vữa áp lực cao (Bottom cleaning and grouting of pile), mở rộng đáy nhằm tăng cờng khả năng chịu tải của cọc đồng thời có thể áp dụng cho việc xử lý các sự cố, khuyết tật cọc khoan nhồi, cọc barrette Ngoài biện pháp mở rộng đáy bằng phơng pháp phun phụt vữa áp lực cao trên, còn có các biện pháp mở rộng đáy khác áp dụng cho các dạng cọc khác nhau. M ột trong những dạng cọc đợc mở rộng đáy đặc trng là dạng cọc Franki. Cọc Franki đã đợc biết đến và sử dụng rộng rãi trên thế giới. Dạng cọc này đã đợc phát triển vào những năm chuyển giao của thế kỷ bởi kỹ s Frankignoul, ngời Bỉ. Đây là một dạng cọc thi công đổ tại chổ, mở rộng đáy. Phơng pháp thi công cọc là phơng pháp cọc đóng, do vậy nó có thể xuyên qua lớp đất cứng, đạt tới độ sâu lớn. Nhờ công nghệ nén vách bê tông khô, đất xung quanh đáy cọc đợc cải thiện và do đó khả năng chịu tải ban đầu của đất cũng đợc tăng lên đáng kể. Đặc trng của cọc Franki là mở rộng đáy. Đợc thi công đóng trong trục ống, do vậy, cọc đảm bảo khả năng chịu tải của vật liệu, bao gồm cờng độ của đất và khả năng chịu tải của cọc đợc tăng lên nhiều so với các cọc tơng tự có cùng kích thớc và độ sâu thiết kế. Hiện nay, Thành phố Hà nội đang đợc quy hoạch và mở rộng, thành phố hiện đang đợc ví nh một công trờng xây dựng rộng lớn, các nhà cao tầng, chung c, Trang 2 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. văn phòng làm việc, đang đợc xây dựng rộng rãi. Do vậy, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ thi công cọc mới nói chung và cọc Franki nói riêng trong điều kiện đất nền Hà nội là hợp lý, góp phần mở rộng các phơng án lựa chọn kết cấu móng cho các công trình, tuỳ theo từng địa điểm, quy mô và yêu cầu sử dụng. Trang 1 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Chơng i: tổng quan về cọc franki I. 1. Tổng quan: I. 1. 1. Định nghĩa về cọc Franki: Cọc Franki là một dạng cọc đóng trong ống, mở rộng đáy cọc. Quá trình thi công mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp đóng, đợc thực hiện tại đáy cọc. Nhờ có biện pháp thi công cọc trong ống, mở rộng đáy, do vậy chất lợng cọc đảm bảo, khả năng chịu lực cao, kinh tế hơn so với các loại cọc khác tơng tự có cùng kích thớc và chiều sâu hạ cọc. Hình 1: Cọc Franki đợc mở rộng đáy I. 1. 2. Lịch sử phát triển cọc Franki: I. 1. 2. 1. Trên thế giới: Cọc Franki đã đợc biết đến và sử dụng rộng rãi trên thế giới. Dạng cọc này đã đợc phát triển vào những năm chuyển giao của thế kỷ bởi kỹ s Frankignoul, ngời Bỉ. Tại Bắc Mỹ, hệ thống cọc Franki đợc biết đến nh là loại cọc phun áp suất đáy cọc. Kể từ đó đến nay, Cọc Franki ngày càng đợc phát triển mạnh mẽ và áp dụng rộng rãi trên thế giới. Tại các nớc phát triển nh Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Trang 2 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Australiancọc Franki đợc sử dụng tại nhiều các dự án lớn và ngày càng phát triển, đa dạng các loại cọc, thích hợp cho nhiều loại công trình với các quy mô, đặc điểm và địa điểm xây dựng khác nhau. Công nghệ máy xây dựng ở các nớc phát triển đã sản xuất ra nhiều loại búa đóng cọc và các thiết bị khác, áp dụng cho công nghệ thi công móng, cho phép các nhà xây dựng mở rộng công nghệ thi công móng cho những dự án có quy mô rộng lớn. Khu vực Đông Nam á, tại nớc Indonesia, FT. Frankipile Indonesia đợc thành lập vào ngày 8/11/1973. Vào năm 1975, với thiết bị chỉ là 1 bộ thiế t bị Franki, một thiết bị khoan và 2 búa Diesel, FT. Frankipile Indonesia đã thành công trong 7 dự án, với tổng số các loại cọc thi công là 2400 cọc, tổng chiều dài thi công cọc lên tới 39.000m. Trong những năm tiếp theo, Frankipiles càng trở nên thông dụng và đợc sử dụng tại ngày càng nhiều thành phố không chỉ ở Jakarta mà xuyên suốt Indonesia nh thành phố Medan, Batam, Bandung, Semarang, Yogyakarta, Surabaya, Balikpapan, Manado, Denpasar, và các thành phố khác Từ đó đến nay, FT Frankipile Indonesia đã ngày càng phát triển, ứng dụng thêm nhiều loại cọc mới, đáp ứng nhiều hơn các dự án khác nhau. Theo bản tổng kết tháng 3 năm 2002, FT Frankipile Indonesia đã hoàn thành đợc 3474 dự án, thi công đợc 460.000 cọc, tổng chiều dài thi công cọc là 6.755.250m. I. 1. 2. 2. Trong nớc: Hiện nay, Cọc Franki cha đợc áp dụng phổ biến tại Việt Nam, đầu thập kỉ 70 mới bắt đầu dùng cọc nhồi đờng kính 40 - 60cm kiểu Franki, không mở rộng đáy, với trọng lợng búa 2-4 tấn ở nhà máy đóng tàu Hạ Long và hệ thống cầu trên đờng Xuân Mai - Sơn Tây. Gần đây, có một số công trình áp dụng một phần ứng dụng mở rộng đáy cọc khoan nhồi (VD: Công trình Trung tâm thơng mại EVER FORTUNE - 83B Lý Thờng Kiệt và Công trình Cao ốc văn phòng, căn hộ cao cấp A2 Ngọc Khánh - Số 1 Phạm Huy Thông - Hà Nội) và hiện nay tại TCXD 205:1998 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế có đa ra hệ số tính toán cho cọc đợc mở rộng đáy bằng phơng pháp nổ mìn và phơng pháp đổ bê tông dới nớc. Trang 3 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Các tiêu chuẩn, biện pháp thi công, máy móc thiết bị chuyên dụng để thi công cọc Franki hiện nay ở nớc ta cha đợc áp dụng cho các công trình xây dựng ở nớc ta. I. 1. 3. Các vấn đề cần nghiên cứu về cọc Franki: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế cọc Franki. - Biện pháp thi công cọc Franki. I. 1. 4. Phạm vi mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu công nghệ thi công cọc Franki, áp dụng cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. I. 1. 5. Phơng pháp nghiên cứu: - Phơng pháp thống kê kết hợp với phơng pháp nghiên cứu lý thuyết. I. 2. Điều kiện áp dụng công nghệ cọc franki: I. 2. 1. Sơ lợc về khả năng chịu lực của cọc Franki điển hình: Tải trọng nén dọc trục của cọc thờng trong phạm vi từ 8 đến 10 Mpa. ứng suất nén dọc trục có thể tăng lên 16 Mpa khi đợc sử dụng cho những cọc sâu, nơi mà có thành phần lực ma sát là đáng kể và những cọc đợc đóng trên nền địa tầng khá tốt. Lực nén của cọc đợc trình bày trong bảng sau: Đờng kính cọc 150 250 400 500 600 Tải trọng làm việc điển hình (kN) 125 400 1000 1750 2500 Chiều sâu hạ cọc lớn nhất điển hình (m) 12 20 40 50 50 Khoảng cách giữa các trục cọc trong đài (mm) 500 750 1200 1500 1750 Độ nghiêng lớn nhất 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 Thép cọc 4x10mm 4x10mm 4x10mm 4x10mm 4x10mm Theo thống kê của Kozicki (1985) về các dự án áp dụng cọc Franki trên thế giới cho thấy dạng cọc này áp dụng thành công tại các điều kiện đất nền khác nhau. Qua thí nghiệm thử tải cho loại cọc này cho thấy cọc có thể chịu đợc tải Trang 4 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. trọng thiết kế với độ lún nhỏ. Ví dụ: Công trình Khu liên hợp nhà ga hàng không Calgary, cọc dài 17ft (tơng ứng 5m), đờng kính cọc 50cm, mũi cọc đợc đặt trên nền đất sét cát cuội, lẫn bùn. Cọc đợc thiết kế với tải trọng làm việc là 350 kips (1560 kN). Khi tải trọng thí nghiệm lên đến 944 kips (4200 kN), tổng độ lún của cọc đợc ghi lại là 0.59 in (14.7mm). Dự án Outlook Manor tại Toronto, Canada, cọc dài 45 ft (14m), đờng kính cọc 16 in (40cm), mở rộng đáy, mũi cọc tựa trên nền đất cát chặt, đợc thiết kế với tải trọng làm việc là 300 kips (1335 kN). Khi thí nghiệm với tải trọng 600 kips (2670 kN) tơng ứng với 2 lần tải trọng làm việc, tổng độ lún của cọc ghi lại là 0.585 in (14.6mm). Dự án Câu lạc bộ Vịnh Brickwell, Miami, Florida, cọc dài 27.5 ft (8.4m), đờng kính cọc là 17 5/8 in (440mm), mũi cọc tựa trên nền đất cát rời, lẫn đá vôi. Cọc đợc thiết kế với tải trọng làm việc 300 kips (1335 kN). Khi thí nghiệm với tải trọng 600 kips (2670 kN) tơng ứng với 2 lần tải trọng làm việc, tổng độ lún của cọc ghi lại là 0.64 in (16mm). Những thống kê trên cho thấy rằng cọc mở rộng đáy là một dạng cọc có khả năng chịu lực cao, độ lún của cọc nhỏ. I. 2. 2. Ưu điểm của cọc Franki: - Đây là một dạng cọc có phạm vi ứng dụng rộng. - Cọc đợc thi công trong ống, do vậy các vấn đề về nớc ngầm và sụp thành hố là không đáng ngại. - Với công nghệ đóng mở rộng đáy đợc thi công tại đáy cọc, do vậy về độ ồn và độ rung ở mức độ nhỏ. Cọc Franki có độ ồn nhỏ nhất trong các loại cọc đóng thi công tại ch, do vậy nó thích hợp với những nơi mà tiếng ồn là một vấn đề môi trờng quan tâm. Độ rung của nền khi thi công cọc thờng xuyên đợc ghi nhận và nó luôn ở dới mức độ tiêu chuẩn cho phép. - Việc mở rộng đáy cọc làm tăng khả năng chịu tải của cọc và của đất nền. Do vậy nó đem lại lợi ích kinh tế cao hơn so với các cọc khác tơng ứng có cùng kích thớc và chiều sâu hạ cọc. Trang 5 Học viên: Bùi Hồng Cờng Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. - Do thi công bằng phơng pháp đóng ống, do vậy nó có thể xuyên qua lớp đất cứng, đạt tới độ sâu theo yêu cầu và có thể thi công tại mọi điều kiện đất nền (có thể đạt tới độ sâu >60m trong điều kiện thuận lợi). - Cọc Franki có thể thi công theo phơng ngang, cọc neo, có thể mở rộng đáy cọc tuỳ theo yêu cầu chịu lực đối với các tải trọng đặc biệt nh: tải trọng động đất, tải neo vách - Cọc Franki có thể tổ hợp với các cấu kiện chế tạo trớc (cọc Franki tổ hợp) hoặc các cọc khác mở rộng đáy (VB pile hoặc cọc Franki khoan ) I. 2. 3. Hạn chế của công nghệ cọc Franki: - Giá cả thiết bị đắt. - Khi thi công có độ rung của nền. Tuy nhiên, qua nghiên cứu về độ rung của nền đất khi thi công cọc đổ tại chỗ, mở rộng đáy của Mark B.Jaksa, Micheal C.Griffith (Khoa kỹ thuật xây dựng và môi trờng - Đại học Adelaide Mỹ) và Roger W.Grounds (Đề tài Khoa học địa chất ĐH Adelaide) đã thống kê đợc bảng số liệu về độ rung của nền đất khi thi công cọc mở rộng đáy đổ tại chỗ (cọc Franki) và cho kết luận rằng tại khoảng cách 15m tính từ tâm cọc, giá trị điểm vận tốc hạt cự đại cao nhất đo đợc nhỏ hơn ngỡng cho phép mà gây phá hoại công trình đã bị xuống cấp nghiêm trọng, có thể nhìn thấy bằng mắt thờng. Nh vậy cho ta thấy thi công cọc Franki có độ rung nền nhỏ và độ ồn nhỏ. I. 3. Báo cáo nghiên cứu độ rung của nền khi thi công cọc Franki: I. 3. 1 Sơ lợc nội dung bản báo cáo: Mức độ rung của nền khi thi công cọc có mức độ liên quan lớn đến quá trình rút ống của cọc đóng. Bản báo cáo này hiện tại đo mức độ rung của nền khi thi công cọc đổ tại ch, mở rộng đáy. Dữ liệu đã đợc ghi lại bởi gia tốc kế đo giá trị gia tốc tại 3 hớng trực giao và tại khoảng cách khác nhau từ tâm cọc đóng. Giá trị gia tốc đợc chuyển đổi sang giá trị điểm vận tốc hạt, hệ đo lờng chấp nhận rộng rãi về mức phá hoại nền do rung nền. Điểm vận tốc hạt đợc so sánh với giá trị lớn nhất khuyến cáo và các thông số đã đợc đa ra bởi các bản báo cáo khác và mức nhận thức của con ngời về độ rung của nền. Giá trị vận tốc điểm hạt cực đại là [...]... của cọc thì sẽ làm tăng sức chịu tải của cọc, giảm số cọc bố trí trong đài cọc và kinh tế hơn khi thi công móng Học viên: Bùi Hồng Cường Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội Trang 22 cọc đất yếu Cọc Đất nền đất tốt Hình 2.1: Dạng cọc chống Hình 2.2: Dạng cọc ma sát Về sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc thông qua việc nghiên cứu về trạng thái ứng suất trong đất do cọc. .. kính thân cọc; Học viên: Bùi Hồng Cường Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội Trang 33 NP - chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc; NS - chỉ số SPT của đất xung quanh cọc; Lc - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát (m); Ls - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét (m); c- lực dính đơn vị; - hệ số, phụ thuộc phương pháp thi công cọc; =30 đối với cọc đóng; =15 đối với cọc khoan... viên: Bùi Hồng Cường Tên đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội Trang 34 Bảng II 9: Bảng tra hệ số i và Kc Loại đất Sức chống ở mũi qc (***) (kPa) Hệ số Giá trị cực đại qc (kPa) Hệ số Kc Cọc nhồi Cọc đóng Cọc nhồi Cọc đóng Cọc nhồi Cọc đóng Thành bêtông Thành ống thép Thành bêtông Thành ống thép Thành bêtông Thành ống thép Thành bêtông Thành ống thép . đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Chơng i: tổng quan về cọc franki I. 1. Tổng quan: I. 1. 1. Định nghĩa về cọc Franki: Cọc Franki là một dạng cọc đóng trong. đề tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. Các tiêu chuẩn, biện pháp thi công, máy móc thiết bị chuyên dụng để thi công cọc Franki hiện nay ở nớc ta cha đợc áp dụng cho. tài: ứng dụng công nghệ cọc Franki trong điều kiện đất nền Hà nội. trọng thiết kế với độ lún nhỏ. Ví dụ: Công trình Khu liên hợp nhà ga hàng không Calgary, cọc dài 17ft (tơng ứng 5m), đờng kính cọc