Luận văn Nghiên cứu ứng dụng cọc CFA trong điều kiện ðịa chất thành phố Hồ Chí Minh (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ứng dụng cọc CFA trong điều kiện ðịa chất thành phố Hồ Chí Minh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC CFA TRONG ÐIỀU KIỆN ÐỊA CHẤT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S KC 0 0 4 8 4 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC CFA TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC CFA TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN VŨ TỰ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016 2
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Dương Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/04/1988 Nơi sinh: Lâm Đồng Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 550 Nơ Trang Long, P.13, Q. Bình Thạnh, TP.HCM Điện thoại: 0973868282 Nhà riêng: E-mail:kienduongdc@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2008 đến 05/2013 Ngành học: Xây dựng dân dụng và công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế chung cư Kiến Cường Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 13/03/2013 tại Trường ĐH Mở TP, Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS, Đồng Tâm Võ Thanh Sơn III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH MTV Thương mại Giám sát kỹ thuật, chỉ huy 2013-2014 dịch vụ và xây dựng Tâm An trưởng công trường, Thư ký khoa Kỹ thuật công 2014-2015 Trường ĐH Tôn Đức Thắng trình Công ty CP Tư vấn và Quản lý dự 2015- nay Chuyên viên quản lý dự án. án Xây dựng Quốc tế ICP i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 03 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Dương ii
6. LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp là thành quả sau cùng của quá trình học tập và nghiên cứu. Để có thể hoàn thành tốt chương trình đào tạo của khóa học và luận văn này thì bên cạnh sự cố gắng hết mình của bản thân, Tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức chân thành và quý báu từ phía gia đình, nhà trường, thầy cô và bạn bè. Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy TS. Trần Vũ Tự - người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp thông tin và gợi mở cho tôi những hướng nghiên cứu thiết thực để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa người đã hỗ trợ tôi rất nhiều từ kiến thức, tài chính, và thiết bị phục vụ cho việc nghiên cứu, những góp ý hữu ích trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng chân thành cảm ơn Thầy ThS. Trần Bùi Quốc Ân Công ty nền móng Phú Sỹ cũng đã giúp tôi rất nhiều về tài liệu, những lần trao đổi mang tính truyền đạt đầy kinh nghiệm. Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy cô giáo Khoa Xây Dựng và Cơ học ứng dụng, Phòng Đào tạo Sau đại học của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, cùng tập thể lớp XDC14B đã giúp tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Xin cảm ơn sâu sắc mọi người trong gia đình tôi đã luôn động viên, tạo điều kiện thuận lợi về thời gian để tôi hoàn thành luận văn đúng tiến độ. Tôi muốn gửi lời cảm ơn thân thiết đến các bạn của tôi, những sinh viên Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh đã bỏ rất nhiều công sức hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu hoàn thành đề tài của mình. Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của quý Thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Dương iii
7. TÓM TẮT NỘI DUNG Luận văn nghiên cứu ứng dụng cọc khoan guồng xoắn (CFA - Continuous flight auger) trong điều kiện địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh, phương pháp mô hình thực nghiệm được sử để thực hiện cho việc nghiên cứu này. Những đóng góp chính của luận văn như sau:  Đề xuất và xây dựng bản đồ phân bố tính khả thi cho cọc CFA trong khu vực TP. Hồ Chí Minh. Việc xây dựng bản đồ được tác giả dựa trên các hồ sơ địa chất khảo thực nghiệm, tuy với số lượng hố khoan có giới hạn, và số lượng phân bố không đồng đều cho toàn khu vực. Nhưng với các đánh giá dựa trên thang điểm do tác giả đã tổng hợp và đề xuất thì đây là tài liệu tham khảo cho các bước nghiên cứu tiếp theo về tính khả thi của cọc CFA trong tương lai.  Chế tạo mũi khoan phù hợp với địa chất khu vực và triển khai thực nghiệm thành công cọc CFA ngoài hiện trường. Để hoàn có được thành công này, tác giả đã nghiên cứu chế tạo lưỡi khoan, các thiết bị phục vụ cho việc thi công và nén tĩnh. Các thông số đúc kết từ quá trình thực nghiệm cọc, đây là những thông tin, số liệu quan trọng cho các nghiên cứu sâu về cọc CFA.  Chế tạo thành công hệ nén tĩnh và kiểm chứng được sự vượt trội về sức chịu tải cọc CFA so với cọc khoan nhồi. Với kinh phí chế tạo là thấp nhất, nhưng sản phẩm làm ra được ứng dụng rất tốt trong việc kiểm chứng kết quả chế tạo cọc. Ngoài ra, hệ nén tĩnh này có thể làm thiết bị phục vụ cho sinh viên, học viên khi nghiên cứu các lĩnh vực khác.  Thông qua thực nghiệm luận văn nhằm đưa ra những bài học kinh nghiệm trong chế tạo, thi công cọc CFA: Đây là bài học rất tốt cho người tiếp theo khi thực hiện nghiên cứu thực nghiệm về lại cọc này. Các đóng góp đóng góp trên nhằm để tìm ra biện pháp chế tạo, thi công và thí nghiệm cọc CFA ngoài thực địa, tuy còn ở bước phát triển ban đầu nhưng đây cũng là bước đệm cho các nghiên cứu tiếp theo về loại cọc này. iv
8. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt vi Danh sách các hình vii Danh sách các bảng viii Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về cọc khoan guồng xoắn liên tục - CFA. 1 1.1.1 Giới thiệu 1 1.1.2 Phân loại hệ thống cọc khoan 1 1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm cọc CFA 6 1.1.4 Vấn đề đặc trưng của thiết bị thi công 6 1.2 Các bước thi công cọc CFA 9 1.2.1 Khoan tạo lỗ 9 1.2.2 Bơm vữa hoặc bê tông 11 1.2.3 Quá trình bơm vữa 12 1.2.4 Rút mũi khoan 13 1.3 Điều kiện của dự án ảnh hưởng đến việc lựa chọn và sử dụng cọc CFA 15 1.4 Phạm vi ứng dụng cọc CFA 16 1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. 20 v
9. 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 20 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 22 1.6 Ý nghĩa của đề tài 22 1.7 Tiến độ thực hiện 23 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 2.1 Cơ sở lý thuyết phân tích cơ chế làm việc mũi khoan cọc CFA 24 2.1.1 Cơ chế làm việc chung 24 2.1.2 Hoạt động cắt tại đỉnh mũi khoan 25 2.1.3 Quá trình vật chuyển đất. 25 2.1.4 Quá trình ép đất 27 2.2 Các mô hình mũi khoan 28 2.2.1 Nguyên lý vít Archimedean 28 2.2.2 Mô hình mũi khoan vít theo Massarsch, Brieke and Tancre (1988) 29 2.2.3 Mô hình mũi khoan vít theo Viggiani (1993) 30 2.2.4 Mô hình số phần tử hữu hạn của Tanusree Chakraborty, Rodrigo Salgado, Prasenjit BaCu, Mônica Prezzi, (2013) 32 2.3 Sức chịu tải của cọc CFA 32 2.3.1 Đất dính - Sử dụng sức kháng cắt không thoát nước 33 2.3.2 Đất rời - Sử dụng các giá trị SPT-N 35 2.4 Sức chịu tải của cọc tính tiêu chuẩn TCVN 10304-2014 37 2.4.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền: 37 2.5 Các điều kiện địa chất ảnh hưởng đến việc sử dụng cọc CFA 38 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 41 3.2 Kế hoạch và quy trình nghiên cứu 41 vi
10. 3.3 Phương pháp xây dựng bản đồ phân bố tính khả thi của cọc CFA cho địa chất TP.HCM 43 3.4 Địa chất khu vực địa chất thực nghiệm 45 3.5 Nghiên cứu thiết kế gia công các chi tiết cho quá trình khoan thử nghiệm cọc CFA 49 3.5.1 Nghiên cứu thiết kế gia công mũi khoan 53 3.5.2 Mô hình mũi khoan 56 3.5.3 Chế tạo chi tiết mũi khoan 59 3.6 Nghiên cứu thiết gia công kế hệ nén tĩnh hiện trường 64 3.6.1 Các cơ sở lựa chọn để chế tạo hệ nén tĩnh 64 3.6.2 Chế tạo chi tiết hệ nén tĩnh 66 3.7 Đề xuất vận tốc cho quá trình khoan cọc 69 3.8 Dự báo sức chịu tải của cọc 70 3.8.1 Dự báo sức chịu tải cọc CFA 1 và CFA 2 72 3.8.2 Dự báo sức chịu tải cọc khoan nhồi (cọc số 3) 74 3.9 Xác định sức chịu tải của cọc bằng Plaxis 2D 74 Chương 4: THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 78 4.1 Tiến trình thực nghiệm khoan cọc 78 4.1.1 Công tác chuẩn bị 80 4.1.2 Tiến hành thực nghiệm 86 4.2 Thực nhiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường 94 4.2.1 Công tác chuẩn bị 97 4.2.2 Quy trình gia tải chung cho các cọc thí nghiệm 101 Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 103 5.1 Biểu đồ phân bố tính khả thi của cọc CFA cho địa chất TP.HCM 103 vii
11. 5.2 Kết quả phân tích địa chất khu vực thực nghiệm 105 5.3 Thành phẩm thiết bị gia công 107 5.4 Đóng góp của luận văn từ quá trình thực nghiệm 109 5.4.1 Sự tương quan giữa các thông số thi công 109 5.4.2 Kế quả thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường 119 5.4.3 Phân tích kết quả trên phần mềm Plaxis 2D 124 5.4.4 Phân tích kết quả: Thực nghiệm – lý thuyết – phần mềm (Plaxis 2D) 125 5.5 Những kinh nghiệm đúc kết từ quá trình chế tạo và thi công, nén tĩnh 130 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 134 6.1 Kết luận 134 6.2 Kiến nghị 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 PHỤC LỤC viii
12. S K L 0 0 2 1 5 4