Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng cọc ống thép để xử lý nền cho móng đập trụ đỡ trong trường hợp cột nước sâu

MỤC LỤC
34T MỞ ĐẦU 34T . 1
34T CHƯƠNG 1. 34T 34T TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CỌC ỐNG THÉP XỬ LÝ NỀN 34T . 7
34T 1.1. Ứng dụng các dạng móng cọc ống thép để xử lý nền: 34T . 7
34T 1.1.1. 34T 34T Ngoài nước: 34T . 7
34T 1.1.2. 34T 34T Trong nước: 34T . 10
34T 1.2. Kết luận chung: 34T 25
34T CHƯƠNG 2. 34T 34T ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC ỐNG THÉP
DẠNG GIẾNG 34T 27
34T 2.1. Đặc điểm kết cấu móng cọc ống thép dạng giếng: 34T 27
34T 2.1.1. 34T 34T Kết cấu tổng thể: 34T 27
34T 2.1.2. 34T 34T Kết cấu chi tiết: 34T 28
34T 2.1.3. 34T 34T Phân loại móng cọc ống thép dạng giếng: 34T . 36
34T 2.1.4. 34T 34T Vật liệu chế tạo cọc ống thép: 34T . 39
34T 2.2. Biện pháp, trình tự thi công móng cọc ống thép dạng giếng: 34T 40
34T 2.2.1. 34T 34T Trình tự thi công: 34T . 40
34T 2.2.2. 34T 34T Sàn thi công: 34T 41
34T 2.2.3. 34T 34T Hệ khung dẫn hướng: 34T 43
34T 2.2.4. 34T 34T Công tác lắp dựng cọc ống thép vào hệ khung dẫn hướng: 34T . 44
34T 2.2.5. 34T 34T Phương pháp đóng cọc ống thép: 34T 45
34T 2.2.6. 34T 34T Hàn cọc ống thép tại công trường: 34T . 48
34T 2.2.7. 34T 34T Xử lý tai nối: 34T 50
34T 2.2.8. 34T 34T Bơm bê tông vào lòng cọc ống thép: 34T . 52
34T 2.2.9. 34T 34T Đào đất trong giếng: 34T 53
34T 2.2.10. 34T 34T Thi công bê tông bịt đáy: 34T 54
34T 2.2.11. 34T 34T Lắp đặt hệ khung chống: 34T . 54

34T 2.2.12. 34T 34T Công tác cắt cọc ống thép trong nước: 34T . 55
34T 2.3. Kết luận chung: 34T 56
34T CHƯƠNG 3. 34T 34T PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÓNG CỌC ỐNG THÉP DẠNG
GIẾNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN CHO MÓNG ĐẬP TRỤ ĐỠ TRONG TRƯỜNG HỢP
CỘT NƯỚC SÂU 34T . 58
34T 3.1. Đặt vấn đề: 34T . 58
34T 3.2. Tổng quan thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng: 34T 60
34T 3.2.1. 34T 34T Cơ sở tính toán thiết kế: 34T . 60
34T 3.2.2. 34T 34T Trình tự thiết kế: 34T 61
34T 3.3. Hệ số phản lực nền của đất : 34T 63
34T 3.3.1. 34T 34T Hệ số phản lực của nền đất theo phương nằm ngang: 34T . 63
34T 3.3.2. 34T 34T Hệ số phản lực của nền đất theo phương thẳng đứng: 34T . 67
34T 3.3.3. 34T 34T Hệ số phản lực của nền cắt theo phương ngang tại đáy giếng: 34T . 67
34T 3.4. Sức chịu tải cho phép của cọc ống thép: 34T 67
34T 3.4.1. 34T 34T Sức chịu tải nén đứng cho phép: 34T 68
34T 3.4.2. 34T 34T Sức chịu tải nhổ cho phép: 34T . 69
34T 3.5. Thiết kế cơ bản móng cọc ống thép dạng giếng: 34T . 70
34T 3.5.1. 34T 34T Chuyển vị ngang và góc xoay: 34T 70
34T 3.5.2. 34T 34T Lực tác dụng đứng lên mỗi cọc ống thép: 34T . 75
34T 3.5.3. 34T 34T Ứng suất trong mỗi cọc ống thép tường và giếng: 34T 75
34T 3.5.4. 34T 34T Ứng suất tổng hợp của cọc ở phần tường và giếng: 34T 77
34T 3.5.5. 34T 34T Ứng suất của cọc đơn đóng bên trong giếng: 34T 77
34T 3.5.6. 34T 34T Mô men uốn của cọc giếng tại vị trí liên kết với bệ móng: 34T . 78
34T 3.6. Ví dụ thiết kế ứng dụng cho một công trình cụ thể: 34T 79
34T 3.6.1. 34T 34T Tổng quan công trình áp dụng: 34T 79
34T 3.6.2. 34T 34T Đặc điểm địa hình: 34T . 79
34T 3.6.3. 34T 34T Đặc điểm địa chất: 34T . 80



34T 3.6.4. 34T 34T Kết cấu trụ cho cống Mương Chuối: 34T . 80
34T 3.6.5. 34T 34T Kết cấu móng cọc tính toán: 34T 83
34T 3.6.6. 34T 34T Tải trọng tính toán: 34T 84
34T 3.6.7. 34T 34T Tính toán hệ số phản lực nền: 34T 87
34T 3.6.8. 34T 34T Sức chịu tải ngang và mô men uốn của giếng cọc: 34T . 88
34T 3.6.9. 34T 34T Sức chịu tải cho phép 01 cọc ống thép: 34T . 89
34T 3.6.10. 34T 34T Lực tác dụng lên từng cọc và ứng suất trong cọc: 34T 89
34T 3.7. Kết luận chung: 34T 91
34T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34T . 95
34T TÀI LIỆU THAM KHẢO 34T . 97
34T PHỤ LỤC 34T
34T Phụ lục 1: Chỉ tiêu cơ lý đất nền cống Mương Chuối: 34T
34T Phụ lục 2: Mặt bằng móng cọc ống thép dạng giếng áp dụng: 34T
34T Phụ lục 3: Tính toán hệ số phản lực nền: 34T
34T Phụ lục 4: Sức chịu tải ngang và mô men uốn: 34T
34T Phụ lục 5: Sức chịu tải cho phép của cọc ống thép: 34T
34T Phụ lục 6: Lực tác dụng lên từng cọc và ứng suất trong cọc: 34T

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
34T Hình 0.1: 34T 34T Sơ đồ hệ thống cống vùng cửa sông Đồng bằng sông Cửu Long 34T . 1
34T Hình 0.2: 34T 34T Quy hoạch hệ thống công trình chống ngập TP.HCM giai đoạn I 34T 2
34T Hình 0.3: 34T 34T Đóng cọc ống ly tâm D800mm xiên 1:4 34T . 3
34T Hình 1.1: 34T 34T Sân bay quốc tế Tokyo (Sân bay Haneda) [17]; [18] 34T 7
34T Hình 1.2: 34T 34T Bản vẽ chung Cầu Tokyo Gate [26] 34T 9
34T Hình 1.3: 34T 34T Đặc điểm địa chất và xử lý nền các trụ Cầu Tokyo Gate [26] 34T 9
34T Hình 1.4: 34T 34T Cọc ống thép D800; D900; D1000mm tại Cảng Cái Mép – Thị Vải 34T 11



34T Hình 1.5: 34T 34T Cọc ống thép D812.8mm tại Cảng Container Gemalink 34T 12
34T Hình 1.6: 34T 34T Cọc ống thép D600mm đóng xiên 1:4 tại Dung Quất 34T . 12
34T Hình 1.7: 34T 34T Phối cảnh vị trí Cảng Sơn Dương 34T 13
34T Hình 1.8: 34T 34T Cọc ống thép D900mm và D1000mm tại Cảng Sơn Dương 34T . 13
34T Hình 1.9: 34T 34T Vòng vây thi công trụ cầu Thanh Trì [1] 34T . 15
34T Hình 1.10: 34T 34T Trình tự thi công vòng vây ống thép (Cầu Thanh Trì) [8] 34T 16
34T Hình 1.11: 34T 34T Kết cấu trụ tháp chính và hiện trạng thi công cầu Nhật Tân 34T . 18
34T Hình 1.12: 34T 34T Sơ đồ cấu tạo giếng cọc cho trụ tháp P13 – Cầu Nhật Tân [9] 34T . 19
34T Hình 1.13: 34T 34T Kết cấu liên kết đinh neo giữa cọc và bệ trụ cầu Nhật Tân [28] 34T . 20
34T Hình 1.14: 34T 34T Chi tiết liên kết cọc đơn, tường vách với bệ trụ cầu Nhật Tân [27] 34T 21
34T Hình 1.15: 34T 34T Chi tiết tai nối của cọc ống thép cầu Nhật Tân [27] 34T . 22
34T Hình 1.16: 34T 34T Chi tiết hàn nối ống thép tại hiện trường [1]; [28] 34T 23
34T Hình 1.17: 34T 34T Chi tiết tai nâng vận chuyển cọc ống thép [22]; [28] 34T 23
34T Hình 1.18: 34T 34T Biện pháp hạ cọc ống thép cho cầu Nhật Tân [18]; [30]; [28] 34T 24
34T Hình 1.19: 34T 34T Trình tự thi công bệ móng P12 cầu Nhật Tân [28] 34T . 25
34T Hình 2.1: 34T 34T Móng cọc ống thép dạng giếng kiêm làm vòng vây tạm [16] 34T . 27
34T Hình 2.2: 34T 34T Cấu tạo cọc ván ống thép điển hình [22]; [16] 34T 28
34T Hình 2.3: 34T 34T Các dạng tai nối và liên kết tai nối [15] 34T 29
34T Hình 2.4: 34T 34T Hình dạng đầu tai nối 34T 30
34T Hình 2.5: 34T 34T Phạm vi hàn tai nối vào cọc ống thép 34T 30
34T Hình 2.6: 34T 34T Điều chỉnh khoảng cách giữa các tai nối 34T . 31
34T Hình 2.7: 34T 34T Cấu tạo các dạng tai nối điều chỉnh 34T . 31
34T Hình 2.8: 34T 34T Cấu tạo tai nối tại vị trí cắt cọc ống thép dự kiến 34T 32
34T Hình 2.9: 34T 34T Kích thước tiêu chuẩn của mối hàn nối cọc tại thiện trường [22] 34T . 33
34T Hình 2.10: 34T 34T Hình dạng đai thép tăng cường ngoài ở mũi cọc [22] 34T . 33
34T Hình 2.11: 34T 34T Phạm vi bê tông nhồi trong cọc ống thép 34T 34
34T Hình 2.12: 34T 34T Liên kết bệ móng kiểu bản thép và bản hẩng 34T 35
34T Hình 2.13: 34T 34T Liên kết bệ móng kiểu dùng cốt thép cắm 34T . 36



34T Hình 2.14: 34T 34T Phân loại theo hình thức chịu lực 34T 37
34T Hình 2.15: 34T 34T Phân loại theo phương pháp thi công 34T 38
34T Hình 2.16: 34T 34T Trình tự cơ bản thi công móng cọc ống thép dạng giếng 34T 40
34T Hình 2.17: 34T 34T Sơ đồ trình tự thi công móng cọc ống thép dạng giếng 34T . 41
34T Hình 2.18: 34T 34T Sàn thi công trên bờ 34T . 42
34T Hình 2.19: 34T 34T Sàn thi công trên cầu cạn 34T . 42
34T Hình 2.20: 34T 34T Sàn thi công trên sà lan 34T 43
34T Hình 2.21: 34T 34T Kết cấu hệ khung dẫn hướng diển hình 34T . 44
34T Hình 2.22: 34T 34T Các ví dụ về trình tự công tác lắp dựng cọc ống thép 34T . 45
34T Hình 2.23: 34T 34T Cách lựa chọn búa xung kích đóng cọc ống thép [25] 34T 46
34T Hình 2.24: 34T 34T Đóng cọc ống thép bằng búa xung kích 34T 46
34T Hình 2.25: 34T 34T Cách lựa chọn búa rung hạ cọc ống thép [25] 34T . 47
34T Hình 2.26: 34T 34T Hạ cọc ống thép bằng búa rung 34T . 47
34T Hình 2.27: 34T 34T Biện pháp điều chỉnh độ thẳng và mối nối lệch 34T 49
34T Hình 2.28: 34T 34T Lắp đặt tai nối khi hàn nối cọc ống thép 34T . 49
34T Hình 2.29: 34T 34T Xử lý tai nối của cọc ống thép 34T . 50
34T Hình 2.30: 34T 34T Sơ đồ công tác lấy đất ra khỏi ống tai nối 34T . 50
34T Hình 2.31: 34T 34T Lấy đất bằng phương pháp chân không 34T 52
34T Hình 2.32: 34T 34T Công tác bơm bê tông vào lòng cọc ống thép 34T . 53
34T Hình 2.33: 34T 34T Đổ bê tông bịt đáy 34T . 54
34T Hình 2.34: 34T 34T Cấu tạo giằng chống và bê tông nhồi bên giằng chống 34T . 55
34T Hình 2.35: 34T 34T Cắt và thu hồi cọc ống thép làm vòng vây tạm 34T . 55
34T Hình 3.1: 34T 34T Mô hình đập Trụ đỡ 34T . 59
34T Hình 3.2: 34T 34T Kích thước cơ bản của móng cọc ống thép dạng giếng 34T . 60
34T Hình 3.3: 34T 34T Các bước thiết kế cơ bản móng cọc ống thép dạng giếng [26] 34T . 61
34T Hình 3.4: 34T 34T Trình tự thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng [16]; [27] 34T 62
34T Hình 3.5: 34T 34T Trình tự tính toán hệ số phản lực nền [27] 34T 66
34T Hình 3.6: 34T 34T Mô hình tính toán chuyển vị ngang và góc xoay 34T 71



34T Hình 3.7: 34T 34T Mô hình tính toán thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng 34T . 74
34T Hình 3.8: 34T 34T Biểu đồ hệ số phân phối mô men uốn [27] 34T 77
34T Hình 3.9: 34T 34T Mặt bằng kết cấu trụ cống Mương Chuối 34T . 81
34T Hình 3.10: 34T 34T Các mặt bên kết cấu trụ cống Mương Chuối 34T . 81
34T Hình 3.11: 34T 34T Kết cấu khoang điễn hình cho cống Mương Chuối 34T . 82
34T Hình 3.12: 34T 34T Mặt bằng móng cọc ống thép dạng giếng áp dụng 34T 83

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
34T Bảng 1.1: 34T 34T Bảng thống kê thiết bị sử dụng [14] 34T 15
34T Bảng 1.2: 34T 34T Chi tiết kích thước tai nâng vận chuyển cọc ống thép 34T 24
34T Bảng 2.1: 34T 34T Các kích thước tai nối và liên kết tai nối tiêu biểu [15] 34T 29
34T Bảng 2.2: 34T 34T Thành phần hóa học của vật liệu cọc ván ống thép 34T . 39
34T Bảng 2.3: 34T 34T Tính chất cơ lý của vật liệu cọc ván ống thép 34T . 39
34T Bảng 2.4: 34T 34T Phạm vi áp dụng búa rung cho lắp dụng cọc ống thép [25] 34T 45
34T Bảng 2.5: 34T 34T Cấp phối 1m P
3
P vữa xi măng phần làm móng thật [28] 34T . 51
34T Bảng 2.6: 34T 34T Cấp phối 1m P
3
P vữa xi măng + Bentonite cường độ thấp [27] 34T . 52
34T Bảng 2.7: 34T 34T Cấp phối 1m P
3
P bê tông nhồi vào trong lòng cọc ống thép 34T 52
34T Bảng 2.8: 34T 34T Thiết bị thi công hút đất bằng phương pháp chân không [25]; [28] 34T . 53
34T Bảng 3.1: 34T 34T Modun biến dạng E R 0 R và α [30] 34T 65
34T Bảng 3.2: 34T 34T Thông số cấu tạo móng cọc ống thép dạng giếng áp dụng 34T . 83
34T Bảng 3.3: 34T 34T Tổ hợp mực nước tính toán cống Mương Chuối 34T . 86
34T Bảng 3.4: 34T 34T Kết quả tính toán tải trọng lên trụ giữa cống 34T . 87
34T Bảng 3.5: 34T 34T Ngoại lực lựa chọn tính toán tại đáy bệ trụ 34T . 87
34T Bảng 3.6: 34T 34T Kết quả tính toán hệ số phản lực nền 34T 87
34T Bảng 3.7: 34T 34T Kích thước dầm quy đổi tính toán 34T . 88
34T Bảng 3.8: 34T 34T Tổng hợp kết quả tính toán 34T 90
34T Bảng 3.9: 34T 34T So sánh một số đặc điểm thiết kế 34T 92



1
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài:
Đập Trụ đỡ là một trong hai kết quả nghiên cứu của đề tài KC 12.10:“Nghiên
cứu áp dụng công nghệ tiên tiến trong cân bằng, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả
nguồn nước Quốc gia” (1991-1995) do GS. TS Trương Đình Dụ làm chủ nhiệm [3].
Kết quả nghiên cứu đã được áp dụng vào thực tế xây dựng các công trình: Cống
Thảo Long (Thừa Thiên Huế), cống Sông Cui (Long An), cống Phó Sinh (Bạc
Liêu),
Công nghệ đập Trụ đỡ và đập Sà lan được tiếp tục nghiên cứu và áp dụng
trong đề tài “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng các công trình ngăn sông
lớn vùng triều”, là đề tài cấp Bộ do PGS.TS Trần Đình Hòa chủ nhiệm [5].

Hình 0.1: Sơ đồ hệ thống cống vùng cửa sông Đồng bằng sông Cửu Long