SỬ DỤNG MÓNG CỌC TRÀM TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
HUYỆN CAO LÃNH, TỈNH ĐỒNG THÁP
TÔ VĂN LẬN* T T ÀN DƢƠNG**
An applicaton of Cajiput piles foundation at Cao Lanh, Dong Thap Abstract: Cajiput distributed are mainly in the Southern regions of Vietnam, such as Kien Giang, Dong Thap, Long An provinces.... With many advantages, from previous studies, cajiput piles are commonly applied in to foundation structures in soft soil conditionsl. Based on the results of research of the foundation using cajiput piles; This article investigates the practical calculation on the Primary School My Hoi 1 and My Hiep 1 projects, with 2 models: compacting the soil and pile foundation. The obtained results of these models raveal that cajiput piles could be applied in to similar structure and geological conditions.
1. ẶT VẤN Ề *
Tại khu vực Tây Nam bộ nói chung và tỉnh Đồng Tháp nói riêng, cọc tràm đã đƣợc sử dụng khá phổ biến để làm nền móng công trình xây dựng trên những vùng đất yếu cùng với các loại móng khác nhƣ móng băng, móng cọc bê tông cốt thép, cọc xi măng đất,...
Ở huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp qua tham khảo kết quả khảo sát địa chất của một số công trình cho thấy địa tầng phổ biến là các lớp đất yếu có chiều dày lớp từ 2-10 m kể từ mặt đất tự nhiên, việc xem xét giải pháp sử dụng cọc tràm trong những công trình có quy mô vừa và nhỏ là một việc làm cần thiết hiện nay với những ƣu điểm nổi bật là thi công đơn giản, sử dụng nguồn vật liệu tại chỗ và giá thành hợp lý.
Từ thực tế ở nƣớc ta hiện nay chƣa có tiêu chuẩn về thiết kế, thi công và nghiệm thu nền và móng sử dụng cọc tràm; việc thiết kế, tính toán kiểm tra chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, những
* Giảng viên Khoa Xây dựng, Trường ĐH. Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh;
** Học viên cao học ngành Kỹ thuật xây dựng, Trường ĐH. Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh)
kết quả nghiên cứu của các tác giả trƣớc đây hoặc sử dụng, tham khảo nhƣng tiêu chuẩn
“gần” với đặc điểm làm việc cọc tràm nhƣ TCVN 9354:2012; TCVN 9393:2012.
Kết quả thí nghiệm thực tế cho thấy một số đặc trƣng về độ bền của cọc tràm khu vực Nam bộ theo Bảng 1 dƣới đây, những số liệu này đã đƣợc sử dụng khá nhiều trong tính toán, thiết kế hiện nay.
Bảng 1. Các đặc trưng sức bền của cọc tràm [1]
Ứng suất trung bình
(kg/cm2)
Vị trí trên thân cọc
Gốc Giữa Ngọn
Rnén 260 374 290
Rkéo 369 513 296
Ruốn 57 81 79
Nhận xét: với các giá trị theo bảng này cho thấy các giá trị là khá cao, trong tính toán kiến nghị sử dụng hệ số an toàn bằng 3 khi tính về cƣờng độ của đất nền tƣơng đƣơng cũng nhƣ sức chịu tải theo vật liệu của cọc.
ảng 2. Sức kháng đơn vị t nh toán của đất dƣới mũi cọc [1]
Chiều sâu mũi cọc tràm kể từ mặt đất tự nhiên (m)
Trị số Rc (t/m2)
Các loại đất rời ở trạng thái chặt vừa
Sỏi Cát to Cát trung Cát nhỏ Cát bụi
Các loại đất dính với độ sệt IL
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
3 750
400
660 300
200 310
120
200 110 60
4 830
510
680 380
250 320
160
210 125 70
5 880
620
700 400
280 340
200
220 130 80
7 970
690
730 430
330 370
220
240 140 85
10 1050
730
770 500
350 400
240
260 150 90
Ghi chú: Các giá trị trong bảng trên, t số ứng với đất rời, mẫu số ứng với đất dính.
2. MỘT SỐ QUAN ỂM TÍN TOÁN NỀN MÓNG SỬ DỤNG CỌC TRÀM
2.1 Xem cọc là một vật liệu làm chặt đất
Hình 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của móng cọc tràm
Cọc tràm trong trƣờng hợp này đóng vai trò nhƣ một loại vật liệu bổ sung cho pha hạt của đất. Công thức tính số cọc tràm trên 1 m2 đất nhƣ sau [1]:
1 e
πd e 4e n
0 2
yc 0
(cọc/m2) (1)
Trong đó: n - số lƣợng cọc; d - đƣờng kính trung bình của cọc; e0 - độ rỗng tự nhiên; eyc - độ rỗng yêu cầu.
2.2. Xem cọc nhƣ một loại móng cọc
Tƣơng tự nhƣ móng cọc gỗ và móng cọc bê tông cốt thép, móng cọc tràm và nền dƣới móng cọc tràm đƣợc tính toán theo các trạng thái giới
hạn thứ nhất và thứ hai. Để tiện thi công, thông thƣờng các cọc đƣợc bố trí theo lƣới hình ô vuông. Khoảng cách giữa các cọc theo tính toán.
Trình tự thiết kế lúc này giống nhƣ thiết kế móng cọc thông thƣờng, bao gồm các bƣớc: tính sức chịu tải của cọc và lựa chọn sức chịu tải thiết kế; xác định số lƣợng cọc, bố trí cọc; tính toán móng (đài cọc)…
- Sức chịu tải theo vật liệu
Pvl = 0,6RngFc (2)
Trong đó:
Rng - cƣờng độ chịu nén tính toán dọc thớ của cọc;
Fc - diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
- Sức chịu tải theo đất nền
k l f d k
F R k Q k Q
2 i i c 1
c c 2
s 1 P
Pd
(3) Trong đó: Fc - nhƣ trên; Rc - Sức kháng tính toán của đất dƣới mũi cọc theo Bảng 2; dc - đƣờng kính trung bình của cọc; fi - ma sát đơn vị giữa đất và thành cọc; li - chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; hệ số an toàn với mũi cọc k1 = 2, với thành cọc k2 = 1,5.
Cƣờng độ sức kháng trung bình trên thân cọc fi trong trƣờng hợp tổng quát:
i '
z v, i i u,
i αc k σ tgδ
f (4)
Trong đó:
cu,i - cƣờng độ sức kháng không thoát nƣớc của lớp đất dính thứ “i”, (kPa);
α - hệ số, lấy từ 0,3-0,45 cho sét dẻo cứng và bằng 0,6-0,8 cho sét dẻo mềm;
ki - hệ số áp lực ngang của đất lên cọc.
3. SỬ DỤNG K T QUẢ T Í NG ỆM NÉN T N CỌC TRÀM NGOÀ ỆN TRƢỜNG TRONG T T K
3.1. Thực hiện th nghiệm hiện trƣờng Thí nghiệm hiện trƣờng thực hiện theo quy trình của TCVN 9393:2012, Cọc - Phƣơng pháp thử nghiệm hiện trƣờng bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục và TCVN 9354:2012, Đất xây dựng - Phƣơng pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trƣờng bằng tấm nén phẳng.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện sau khi đóng cọc tại các vị trí thử không ít hơn 7 ngày, sử dụng tấm nén phẳng diện tích 1 m2 làm bàn nén. Tải trọng tác dụng lên nền gia cố cọc tràm đƣợc thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực là giàn chất tải. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị, biến dạng… thu đƣợc trong quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng - chuyển vị của nền.
Gia tải trƣớc đƣợc tiến hành bằng cách tác dụng lên nền gia cố cọc tràm khoảng 5% tải trọng thiết kế, sau đó giảm tải về 0, theo dõi hoạt động của thiết bị thí nghiệm. Thời gian gia tải và thời gian giữ tải ở cấp 0 khoảng 10 phút. Quy trình tăng tải và giảm tải: Thí nghiệm đƣợc thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp (mỗi cấp giảm tải bằng 2 lần cấp gia tải), tính bằng phần trăm (%) của tải trọng thiết kế.
4. ỨNG DỤNG TÍN TO N C O MỘT SỐ CÔNG TRÌN DÂN DỤNG TẠ UYỆN CAO LÃN TỈN ỒNG T P
4.1. Trƣờng Tiểu học Mỹ ội 1 a. Giải pháp thiết kế công trình
Theo Báo cáo kinh tế - kỹ thuật đầu tƣ xây dựng công trình Trƣờng Tiểu học Mỹ Hội 1 đƣợc phê duyệt theo Quyết định số 557/QĐ- UBND ngày 17/11/2017 của UBND huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp, khối lớp học đƣợc xây dựng với diện tích là 1.250 m², quy mô xây dựng 3 tầng, kết cấu khung BTCT chịu lực.
Số liệu về địa chất công trình đƣợc tổng hợp trong Bảng 3 dƣới đây.
ảng 3. Số liệu địa chất công trình Trƣờng Tiểu học Mỹ ội 1
TT Lớp đất Chiều
dày (m)
Dung trọng tự nhiên, γW
(kN/m3)
Dung trọng đẩy nổi, γđn
(kN/m3)
Lực dính, c, (kN/m2)
Góc ma sát trong,
θ (độ)
Chỉ số dẻo, (Ip)
1 Sét màu nâu vàng 1,9 17,2 7,8 11,4 6044’ 17,5
2 Sét pha màu nâu vàng 2,8 17,2 7,8 6,2 3015’ 15,3
3 Sét pha màu xám đen 1,6 19,7 10,2 5,1 20027’ -
4 Sét pha màu xám nâu 14,0 17,8 8,1 9,7 10000’ 16,1
Giải pháp nền móng sơ bộ đƣợc chọn là móng trên nền gia cố bằng cọc tràm có chiều dài 4,5 m; độ sâu chôn móng là 2,0 m; cọc đƣợc cắm vào lớp đất thứ 4 là 0,2 m.
Tính toán sơ bộ cho móng băng dƣới cột trục E. Tải trọng tính toán tại chân cột từ kết quả tính toán khung bên trên nhƣ sau:
Trục Ntt (kN) Mtt (kNm) Qtt (kN)
1 225 17 9
2 460 30 13
3 330 16 13
Trục Ntt (kN) Mtt (kNm) Qtt (kN)
4 400 33 15
5 310 16 9
6 440 30 13
7 350 18 9
8 430 31 14
9 400 18 10
10 510 20 13
11 300 20 13
Tổng 4155 249 131
Sơ đồ móng, cọc trong nền nhƣ Hình 2.
H nh 2. Sơ đồ móng cọc trường TH. Mỹ Hội 1 Sức chịu tải của nền khi với nền đất ban đầu tại đáy móng R0 là:
Abγ Bhγ' Dc
k m
R m II
II c II
0 t
2
1
Với các giá trị: m1=1,1; m2=1,0; ktc=1; với θ=3015’ có: A=0,049; B=1,195; D=3,437; h=2,0 m; γII=17,2 kN/m3; γ’II=7,8 kN/m3; giả thiết chiều rộng móng, b = 2,0 m.
Có R0 = 59,15 kN/m2. Giả thiết khi gia cố cọc tràm, sức chịu tải của nền đất tăng lên 1,5 lần, nghĩa là R = 88,73 kN/m2.
Với phƣơng án móng băng 1 phƣơng, nhịp cột là 4,0; diện tích đáy móng yêu cầu tính với dãy cột trục E là:
tc 0 tb
sb
N
γ hA = R-
= 77,51 m2Chiều dài móng l = 36+4 = 40 (m); từ đó có chiều rộng móng băng là b = 2,0 (m).
Với kích thƣớc móng đã chọn: lxb = 40x2 = 80 m2. Áp lực trung bình tiêu chuẩn tại đáy móng là 79,76 kN/m2, nhỏ hơn so với sức chịu tải giả thiết của nền sau khi gia cố cọc tràm.
Tính toán kiểm tra với cơ sở lý thuyết nhƣ đƣợc trình bày ở mục 2 với các trƣờng hợp: Sử dụng cọc tràm tính nhƣ một giải pháp gia cố nền và nhƣ một loại móng cọc; so sánh với kết quả thử tải trọng tĩnh ngoài hiện trƣờng đã đƣợc thực hiện.
b. Tính toán theo quan điểm làm chặt đất Chiều dài cọc xuyên qua 3 lớp đất 2,3,4;
trong đó lớp 2 có chỉ tiêu kém nhất. Xác định sơ bộ số lƣợng cọc với các chỉ tiêu của lớp này, với hệ số rỗng giả thiết sau khi gia cố là 1,1; đƣờng kính trung bình của cọc là 8 cm (đƣờng kính gốc 12 cm, đƣờng kính ngọn 4 cm).
Số lƣợng cọc cần thiết:
3,14x0,08 (1 1,4) 1,1) - 4(1,4 1 eπd e 4e n
2 0
2 yc 0
= 24,8 (cọc/m2)
Chọn mật độ 25 cọc/m2 (lƣới cọc ô vuông 20x20 cm). Với đƣờng kính mũi cọc là 4 cm; sức chịu tải của nền tƣơng đƣơng là 332,39 kN/m2. Đảm bảo điều kiện áp lực dƣới đáy móng.
Tổng số cọc cần thiết cho móng là:
N = 25 x 80 = 2.000 (cọc).
c. Tính theo quan điểm như móng cọc - Sức chịu tải theo vật liệu:
Pvl = 0,6RngFc = 0,6 x 260 x 3,14 x 22 = 1960 kG = 19,6 kN.
Trong đó: Rng - cƣờng độ chịu nén dọc thớ của cây tràm; Fc - diện tích tiết diện ngang của mũi cọc.
- Sức chịu tải theo đất nền:
kN 12 , 5 6 , 1
01 , 8 2 56 , 1 k Q k Q
2 s 1
P
Pd
Sức chịu tải cho phép của cọc lấy theo Pmin = Pđ = 6,12 kN/cọc.
- Phản lực đất nền tại đáy móng:
kN/m 94 , 152 2
, 0 6,12 (3d)
p P 2
2 2
đ
tt
- Diện tích đáy móng sơ bộ cần thiết:
38,14m 1,1x20x2
152,94 1,2x 4155 γ h
n p β N
A 2
tb tt
tt 0
sb
Tổng tải trọng đứng đến đáy móng:
5833,2kN 1678,2
4155 N
N
Ntt tt0 ttđ
Trong đó tải trọng đứng do móng và đất trên móng:
1678,2kN 20x1,1
38,14x2,0x
Nđt t
Số lƣợng cọc cần thiết:
1430(coc) 6,12
5833,2 p 1,5x
kN n
đ tt
Ở đây, hệ số k lấy bằng 1,5 do kể đến móng chịu tải lệch tâm.
Diện tích đáy móng theo phƣơng án móng cọc khoảng 40 x 1,5 = 60,00 m2. Số cọc thực tế bố trí là 25 x 60 = 1500 cọc.
d. Kiểm tra điều kiện cường độ của đất nền tại mũi cọc
Mũi cọc đặt vào lớp 4, sức chịu tải của đất nền tính toán với đáy móng quy ƣớc b’ = 2,522 m; chiều sâu đặt móng quy ƣớc hqu = 6,5 m; có RM = 234,22 kN/m2.
Ứng suất tại mặt phẳng mũi cọc:
- Do trọng lƣợng bản thân của đất nền: ζbt = 54,60 kN/m2.
- Do tải trọng ngoài gây ra: với móng băng có z/b = 6,5/2,522 = 2,58. Có k0 = 0,2389; tính đƣợc pz = 6,23 kN/m2.
Tổng ứng suất tại mặt phẳng mũi cọc:
ζbt + pz = 54,60 + 6,23 = 60,83 kN/m2 < RM
= 234,22 kN/m2. Thỏa điều kiện cƣờng độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc.
Đến đây, có thể thấy rằng: với cả 2 phƣơng pháp tính toán đều thỏa mãn điều kiện áp lực đất dƣới đáy móng và tại mặt phẳng mũi cọc. Tuy nhiên, với cách tính nhƣ một cọc cứng chịu lực, số lƣợng cọc cần thiết là ít hơn so với phƣơng án gia cố nền. Cần kết hợp với kết quả thử tải trọng tĩnh ngoài hiện trƣờng để xem xét quyết định.
e. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường Báo cáo kết quả nén tĩnh bằng bàn nén có kích thƣớc 1x1 (m2) trên nền gia cố cọc tràm ngoài hiện trƣờng do Trung tâm Kiểm định chất lƣợng công trình xây dựng Đồng Tháp thực hiện tại 2 vị trí cột trục 4-E và cột trục 10-E với sức chịu tải tính toán yêu cầu là 8 Tấn/m2; Tải trọng thí nghiệm là 20 Tấn - tƣơng đƣơng 250% tải trọng thiết kế.
Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo là 250% Ptk với mỗi cấp gia tải bằng 25% tải trọng thiết kế.
ảng 4. Kết quả th nghiệm nén tĩnh tại móng cột trục 4-E Trƣờng T . Mỹ ội 1
Tải trọng Độ lún (mm) Cấp tải
(%)
Tải trọng
ép (Tấn) Tăng tải Giảm tải
0 0 0 65,22
25 2 8,94
Tải trọng Độ lún (mm) Cấp tải
(%)
Tải trọng
ép (Tấn) Tăng tải Giảm tải
50 4 16,34 66,93
75 6 24,90
100 8 33,45 69,69
125 10 40,54
150 12 47,98 72,32
175 14 53,45
200 16 61,50 74,17
225 18 66,94
250 20 75,93
Dƣới tác dụng của 250% tải trọng thiết kế là 20 Tấn, lƣu tải trong 7 giờ độ lún của nền gia cố cừ tràm là 75,93 mm, độ lún dƣ khi giảm tải về 0 là 65,22 mm.
Hình 3. Bi u đồ qua hệ tải trọng - độ lún móng cột trục 4-E Trường TH. Mỹ Hội 1 ảng 5. Kết quả th nghiệm nén tĩnh tại móng cột trục 10-E Trƣờng T . Mỹ ội 1
Tải trọng (tấn) Độ lún (mm) Cấp tải
(%)
Tải trọng
ép (Tấn) Tăng tải Giảm tải
0 0 0 52,38
25 2 4,37
50 4 10,60 53,86
75 6 17,81
100 8 24,05 56,24
125 10 31,04
150 12 38,29 57,91
175 14 44,08
200 16 48,53 59,52
225 18 55,16
250 20 61,25
Dƣới tác dụng của 250% tải trọng thiết kế là 20 Tấn, lƣu tải trong 7 giờ độ lún của nền gia cố cừ tràm là 61,25 mm, độ lún dƣ khi giảm tải về 0 là 52,38 mm.
Hình 4. Bi u đồ qua hệ tải trọng - độ lún trục 10-E Trường TH. Mỹ Hội 1
Tại 2 vị trí thử nghiệm ngoài hiện trƣờng, nền gia cố cừ tràm đảm bảo khả năng chịu tải là 8 Tấn/m2.
Nhận xét
Sau khi tính toán cụ thể cho công trình trƣờng tiểu học Mỹ Hiệp 1 với 2 cách tiếp cận (làm chặt đất và móng cọc), về điều kiện áp lực
và độ lún của nền đều đáp ứng yêu cầu.
Ở phƣơng án tính toán cọc tràm nhƣ một cọc cứng, diện tích đáy móng và số lƣợng cọc cần thiết đều giảm so với phƣơng án tính toán làm chặt đất.
Nền đất sau khi gia cố bằng cọc tràm có sức chịu tải tăng 1,5 lần so với nền đất yếu ban đầu, về tính toán theo phƣơng án móng cọc, sức chịu tải của cọc đạt đến 6,12 kN/cọc.
4.2. Trƣờng Tiểu học Mỹ iệp 1 a. Số liệu công trình
Công trình đƣợc thiết kế với quy mô 2 tầng;
diện tích xây dựng khối 12 phòng học 450m²;
khối hành chính quản trị, phục vụ học tập 592 m²; khối 6 phòng học 372 m².
Căn cứ vào hồ sơ địa chất ta có các số liệu về đất nền theo Bảng 6 dƣới đây.
Với lớp 1 là loại đất rất yếu nên không thể sử dụng phƣơng án móng trên nền tự nhiên, ở đây tính toán với việc sử dụng giải pháp móng cọc tràm, mũi cọc nằm trong lớp 2A - cách đỉnh lớp 2 là 2,5 m.
ảng 6. Số liệu địa chất công trình Trƣờng Tiểu học Mỹ iệp 1
TT Lớp đất
Chiều dày lớp
(m)
Dung trọng tự nhiên, γW
(kN/m3)
Góc ma sát trong,
θ (độ)
Độ sệt IL
Lực dính, c (kN/m2)
Mô đun biến dạng,
Eo
(kG/cm2)
1 Cát pha kẹp bùn 2,5 16,5 2,51 1,93 9 23,27
2A Sét pha 6,5 18,8 8,14 0,40 4 72,70
2 Sét nửa cứng 7,5 15,9 4,34 0,20 10 25,47
3 Cát pha, dẻo, chặt vừa - 18,5 25,30 0,03 12 64,90
Sức chịu tải của nền khi với nền đất ban đầu tại đáy móng tính toán tƣơng tự công trình Trƣờng TH. Mỹ Hội 1 với các giá trị:
m1=1,1; m2=1,0; ktc=1; với θ=2,510 có:
A=0,037; B=1,149; D=3,367; h=2,0 m;
γII=16,5 kN/m3; γ’II=6,7 kN/m3; giả thiết chiều rộng móng, b = 2,0 m.
Có R = 54,18 kN/m2. Giả sử khi gia cố cọc tràm, sức chịu tải của nền đất tăng lên 1,5 lần, nghĩa là Ryc = 81,27 kN/m2.
Tổng tải trọng tác dụng lên khung trục D tại cao độ chân cột là:
1909kN;
N0t c
Nt t0 2195kN kNm;
2 4 Mt c0
Mt t0 48kNm 8kN;
7 5 Qt c0
Qt t0 66kN
Với phƣơng án móng băng 1 phƣơng, nhịp cột là 4,0; diện tích đáy móng yêu cầu tính với cột trục D là:
tc 0 tb
sb
N
γ hA = R-
= 46,25 m2Chiều dài móng l = 20+4 = 24 (m); từ đó có chiều rộng móng băng là b = 2,0 (m); diện tích đáy móng là 48,00 m2.
Kiểm tra tƣơng tự nhƣ công trình Trƣờng Tiểu học Mỹ Hội 1, cho thấy thỏa mãn điều kiện áp lực với giả thiết sức chịu tải nền gia cố cọc tràm tăng lên 1,5 lần so với ban đầu.
Sơ đồ móng cọc với mặt cắt ngang nhƣ hình 5. Đáy móng ở lớp 1, mũi cọc đặt trong lớp 2A, cách đỉnh lớp 2 là 2,5 m.
Hình 5. Sơ đồ móng cọc trường TH. Mỹ Hiệp 1
b. Tính toán theo quan điểm làm chặt đất Tính toán tƣơng tự điểm b, mục 4.1, có số lƣợng cọc tràm yêu cầu là 22,6 cọc/m2; chọn mật độ 25 cọc/m2. Sức chịu tải của nền tƣơng đƣơng là 327,42 kN/m2. Thỏa mãn điều kiện áp lực dƣới đáy móng.
Tổng số cọc cần thiết cho móng là:
N = 25 x 48 = 1.200 (cọc).
c. Tính theo quan điểm như móng cọc - Sức chịu tải theo vật liệu:
Tƣơng tự nhƣ trên, có Pvl = 19,6 kN.
- Sức chịu tải theo đất nền:
kN 78 , 5 6 , 1
41 , 9 2 00 , 1 k Q k Q
2 s 1
P
Pd
Sức chịu tải cho phép của cọc lấy theo Pmin = Pđ = 6,78 kN/cọc.
Tính toán tƣơng tự nhƣ điểm c, mục 4.1, có kết quả các bƣớc tiếp theo:
- Phản lực đất nền tại đáy móng: ptt = 169,47 kN/m2.
- Diện tích đáy móng sơ bộ cần thiết:
Asb = 33,12 m2.
- Tổng tải trọng đứng đến đáy móng:
Ntt = 2195 + 1957 = 3652 kN.
Số lƣợng cọc cần thiết: 808 cọc
Diện tích đáy móng theo phƣơng án móng cọc là 24 x 1,5 = 36,00 m2. Số cọc thực tế bố trí là 25 x 36 = 900 cọc.
Kết quả kiểm tra áp lực xuống cọc khi xét đến các thành phần M và Q đều thỏa mãn với sức chịu tải thiết kế đã lựa chọn là 6,78 kN/cọc.
d. Kiểm tra điều kiện cường độ của đất nền tại mũi cọc
Mũi cọc đặt vào lớp 2A, sức chịu tải của đất nền tính toán với đáy móng quy ƣớc b’ = 2,3 m;
chiều sâu đặt móng quy ƣớc hqu = 6,5 m; có RM
= 147,34 kN/m2.
Ứng suất tại mặt phẳng mũi cọc:
- Do trọng lƣợng bản thân của đất nền:
ζbt = 52,75 kN/m2.
- Do tải trọng ngoài gây ra: với móng băng có z/b = 6,5/2,32 = 2,83. Có k0 = 0,24; tính đƣợc pz = 6,70 kN/m2.
Tổng ứng suất tại mặt phẳng mũi cọc:
ζbt + pz = 52,75 + 6,707 = 59,45 kN/m2 < RM
= 147,34 kN/m2. Thỏa điều kiện cƣờng độ của đất nền tại mặt phẳng mũi cọc.
e. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường ảng 7. Kết quả th nghiệm nén tĩnh
ngoài hiện trƣờng công trình Trƣờng tiểu học Mỹ iệp 1
% tải trọng thiết kế
Tải trọng thí nghiệm
(T/m2)
Độ lún sau từng
cấp, Si
(mm)
Số gia độ lún, ∆Si
(mm)
20 1,4 4,61 4,61
40 2,8 6,26 1,65
60 4,2 7,74 1,48
80 5,6 9,67 1,93
100 7,0 11,40 1,73
120 8,4 13,30 1,89
140 9,8 15,11 1,81
160 11,2 16,82 1,72
180 12,6 18,84 2,01
200 14,0 22,33 3,50
Thực hiện thí nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm ngoài hiện trƣờng do Cty TNHH địa kỹ thuật và môi trƣờng Cửu Long thực hiện.
Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến là 200% Ptk với mỗi cấp gia tải bằng 20% tải trọng thiết kế.
ảng 8. Kết quả th nghiệm và t nh toán
TT Thông số Kết quả
1 Chuyển vị trí lớn nhất (mm) 22,33 2 Sức chịu tải giới hạn (T/m2) 14,00
3 Hệ số poison µ 0,42
4 Hệ số không thứ nguyên 0,79 5 Cạnh tấm nén hình vuông (cm) 100
6 Pd (MPa) 0,014
7 Pc (MPa) 0,14
8 ∆P = Pc - Pd (Mpa) 0,126
9 Sd (cm) 0,461
10 Sc (cm) 2,233
11 ∆P = Sc - Sd (cm) 1,772 12 Mô đun biến dạng E (MPa) 4,63
Hình 6. Bi u đồ qua hệ tải trọng - độ lún Trường TH Mỹ Hiệp 1
Từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh, sức chịu tải cho phép đƣợc xác định với hệ số an toàn là 2, có Pcp = 7 Tấn/cọc, tƣơng ứng với độ lún bằng 22,33 mm.
Kết quả tính toán cũng cho thấy khi tính theo mô hình móng cọc, kích thƣớc móng nhỏ hơn so với mô hình cọc làm chặt đất (36,00 m2 so với 48,00 m2); tƣơng ứng số lƣợng cọc khi tính theo mô hình móng cọc cũng ít hơn (900 cọc so với 1.200 cọc).
5. K T LUẬN K N NG Ị
Cùng với những giải pháp xử lý nền móng khác, cọc tràm nên đƣợc sử dụng ở khu vực huyện Cao lãnh, Đồng Tháp nói riêng và khu vực Nam bộ nói chung với những ƣu điểm
nổi bật nhƣ khả năng cải thiện về sức chịu tải khá tốt, sử dụng nguồn vật liệu tại chỗ nên giá thành hạ, biện pháp thi công đơn giản;
Trong thực tế, có thể xem xét, tính toán cọc tràm ở các phƣơng diện nhƣ một vật liệu gia cố nền hoặc nhƣ một loại móng cọc. Tùy theo đặc điểm của nền đất yếu, sử dụng móng cọc tràm có thể làm tăng sức chịu tải của nền lên ít nhất 1,5 lần so với nền đất ban đầu; trƣờng hợp tính toán nhƣ móng cọc cứng, sức chịu tải của một cây cọc tràm có thể đạt đƣợc 0,5 - 0,7 Tấn/cọc. Kết quả tính toán ở cả 2 công trình đều cho thấy tính toán theo mô hình cọc cứng sẽ cho kích thƣớc móng cũng nhƣ số lƣợng cọc cần thiết nhỏ hơn so với phƣơng án làm chặt đất;
Để đảm bảo tính pháp lý, cần sớm ban hành các tiêu chuẩn, quy định hoặc hƣớng dẫn về thiết kế, thi công và đánh giá chất lƣợng, nghiệm thu đối với cọc tràm sử dụng trong các công trình xây dựng hiện nay.
TÀ L ỆU T AM K ẢO
[1]. Hoàng Văn Tân và nnk. Quy trình tính toán và thiết kế móng cọc tràm trên nền đất yếu - Đề tài KHCN mã số RD-9513;
[2]. TCVN 9362:2012, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;
[3]. TCVN 9393:2012, Cọc - Phƣơng pháp thử nghiệm hiện trƣờng bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục;
[4]. TCVN 9354:2012, Đất xây dựng - Phƣơng pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trƣờng bằng tấm nén phẳng;
[5]. Ban Quản lý dự án huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp - Tài liệu về khảo sát, thiết kế các công trình Trƣờng Tiểu học Mỹ Hội 1; Trƣờng Tiểu học Mỹ Hiệp 1;
[6]. Thái Thành Dƣơng, Nghiên cứu giải pháp nền móng bằng cọc tràm trong công trình xây dựng dân dụng trên nền đất yếu thuộc huyện Cao lãnh - tỉnh Đồng Tháp, Luận văn Thạc sĩ, Trƣờng Đại học Kiến trúc TP.HCM, năm 2019.
Người phản biện: PGS, TS TRƢƠNG QUANG THÀNH
