Tải bản đầy đủ

MA SÁT ÂM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

BÀI TẬP LỚN PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
-------------GVHD: TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG
SVTH: NHÓM 3
LỚP: 17649BTH2
STT

DANH SÁCH
NGUYỄN ĐÌNH TRUNG_17649260
(Nhóm Trưởng)
NGUYỄN VĂN HOÀN_17649206
(Nhóm Phó)

NHIỆM VỤ
Tính (Ru(vl) ,Rcoly,u, Rcd,u, SPT), PowerPoint,
Thuyết Minh,thuyết trình


3

PHAN VĂN HOẠCH_17649205

Tính Ru(vl) ,Rcoly,u , SPT,Đánh word,

4

NGUYỄN LONG HỒ_17649202
(Nhóm Phó)

Tính Rcoly,u,Nội lực, vẽ Cad

5

TRƯƠNG THANH BÌNH_17649182

Cách khắc phục MSA, Đánh word

6

THÂN TRỌNG DUY_17649194

Cách khắc phục MSA, Đánh word

7

CAO MẠNH HÙNG_7649210

Cách khắc phục MSA, Đánh word

8

NGUYỄN ĐỨC THỊNH_17649247

Nội lực ,vẽ Cad

9

ĐẶNG HỒNG QUÂN_17649232



Ảnh Hưởng MSA,Thuyết minh

1
2

SVTH: NHÓM 3

Nguyên nhân MSA,Đánh word

Trang 1


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

I-

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC MA SÁT ÂM
1.1 Định nghĩa hiện tượng ma sát âm
Đối với công trình có sử dụng móng cọc, khi cọc được đóng vào trong tầng đất có tính
nén lún hoặc đất vừa mới đắp mà mũi cọc đặt trong tầng đất chặt. Sẽ xảy ra đồng thời
quá trình lún của đất và cọc sau khi đóng cọc và đặt tải. Ngay sau khi đóng và trong
quá trình đóng cọc, một phần tải được đất kháng lại do lực dính của đất và cọc. Tuy
nhiên khi quá trình cố kết xảy ra nó sẽ truyền toàn bộ tải lên mũi cọc. Trong một số
trường hợp (Taylor, 1948) độ lún của đất có thể lớn hơn của cọc, sự chuyển vị tương
đối này phát sinh ra lực kéo xuống của tầng đất đối với cọc gọi là hiện tượng ma sát
âm, lực kéo xuống gọi là lực ma sát âm.

Lực ma sát âm xảy ra trên một phần thân cọc phụ thuộc vào tốc độ lún của đất xung quanh
cọc và tốc độ lún của cọc. Lực ma sát âm có chiều hướng thẳng đứng xuống dưới, có

SVTH: NHÓM 3

Trang 2


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

khuynh hướng kéo cọc đi xuống, do đó làm tăng lực tác dụng lên cọc. Ta có thể so sánh sự
phát sinh ma sát âm và ma sát dương thông qua hình sau:

Hình 2a. Sự phát sinh ma sát dương

Hình 2b . Ma sát âm có lớp đất mới đắp xảy ra cố kết do trọng lượng bản thân

SVTH: NHÓM 3

Trang 3


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Hình 2c. Ma sát âm khi lớp sét xốp cố kết do thoát nước
Hoặc có thêm lớp đất mới đắp

Qua ba hình minh hoạ trên ta thấy ma sát âm có thể xuất hiện trong một phần đoạn
của thân cọc hay toàn thân cọc, phụ thuộc vào chiều dày của lớp đất yếu chưa cố kết. Trong
trường hợp ma sát âm tác dụng trên toàn thân cọc thì rất nguy hiểm, sức chịu tải của cọc
không những không kể đến sức chịu tải do ma sát hông của đất và cọc mà còn bị ma sát
âm kéo xuống. Sức chịu tải lúc này chủ yểu là sức chịu tải của mũi, chống lên nền đất
cứng hay đá.
Thông thường khi tác động các tải lên công trình sẽ gây ra độ lún của cọc và giảm độ
dịch chuyển tương đối giữa đất và cọc (đồng nghĩa với giảm ma sát âm), ít nhất ở phần
trên và nhiều hơn ở đoạn dưới như vậy những tác động ma sát âm có nhiều ở khu vực gần
đầu cọc

SVTH: NHÓM 3

Trang 4


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Hình 3. Mô hình ma sát âm trong nhóm cọc
Với lập luận tương tự như trên, nếu cọc chịu nhổ trong vùng đất trương nở lớn lực
trương nở của đất cũng truyền lên thân cọc kéo cọc lên trên cùng chiều với lực nhổ
trường hợp này cũng gọi là ma sát âm (?). Tuy nhiên trường hợp này ít phổ biến, hầu hết
các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hiện tương ma sát âm kéo cọc xuống.
1.2 Các thuật ngữ liên quan trong nghiên cứu ma sát âm
Theo Fellenius (Pile dragload and downdrag considering liquefaction), các Thuật ngữ
trong nghiên cứu ma sát âm như sau:
• Hiện tượng ma sát âm (Negative skin friction): Là lực ma sát bên được huy
động khi đất dịch chuyển xuống tương đối so với cọc. Các quan sát lâu dài từ
các thiết bị quan trắc hiện trường cho thấy hiện tượng ma sát âm xảy ra trong
hầu hết tất cả các cọc.


Lực kéo xuống (Dragload): Là lực nén dọc trục gây ra trong các phần tử của
cọc do sự tích lũy ma sát âm khi đất có khuynh hướng dịch chuyển tương đối đi
xuống so với cọc.
• Mặt phẳng trung hòa (Neutral plane): Là vị trí dọc theo cọc mà tại đó các
Lực tác dụng dài hạn (lực kéo xuống cộng với tải công trình) cân bằng với tổ hợp
lực (chiều dương) kháng bên (bên dưới mặt trung hòa) và sức kháng mũi. Độ sâu
này là nơi có dịch chuyển tương đối của đất và cọc bằng 0

SVTH: NHÓM 3

Trang 5


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

• Biến dạng kéo xuống (Downdrag): Là sự dịch chuyển đi xuống của cọc do
đất xung quanh cọc bị lún xuống. Độ lớn của biến dạng kéo xuống bằng với độ
lún của đất tại mặt trung hòa.
• Cường độ chịu tải 1 trục địa kỹ thuật (Geotechnical axial capacity): Là tổ
hợp của sức kháng mũi và ma sát bên khi c_c không còn đạt trạng thái cân bằng
tĩnh và sẽ tiếp tục dịch chuyển xuống. Ma sát dương xảy ra trên toàn thân cọc và
lực kéo xuống rất nhỏ.


Hệ số an toàn cho cường độ chịu tải địa kỹ thuật (Factor of safety on
geotechnical capacity): Là hệ số giữa cường độ chịu tải 1 trục địa kỹ thuật chia
cho tổng tải tĩnh và hoạt tải, không tính đến lực kéo xuống.

• Cường độ kết cấu 1 trục (Structural axial strength): Là cường độ kháng nén
1 trục của phần cọc chịu tải tĩnh và lực kéo xuống.
• Hệ số an toàn kết cấu tại mặt trung hòa (Factor of safety on structural
strength at neutral plane): Là hệ số giữa cường độ kháng nén 1 trục của kết cấu
tại mặt trung hoà chia cho tổng tĩnh tải và lực kéo xuống, không tính đến hoạt tải
Theo Fellenius, vị trí mặt trung hòa là hàm số của sự cân bằng của các lực cắt dọc
thân cọc khi chúng đã được huy động hoàn toàn. Sức kháng mũi cũng đã được huy động
1 phần hoặc hoàn toàn. Các lực và sức kháng là kết quả của quá trình lún của đất và là
do sự khác biệt về độ cứng của đất và cọc. Yêu cầu tuyệt đối để thõa mãn phương trình
cân bằng là lực cắt phát triển dọc phần phía trên thân cọc có dấu âm và phần dưới cọc
có dấu dương. Vùng chuyển tiếp từ âm sang dương được gọi là mặt trung hòa. Một số ít
trường hợp vị trí mặt trung hòa nằm trong lớp đất đang lún, hay trong lớp đất tốt hơn
hoặc trong lớp đất ít lún
Khi thay đổi lực tác dụng lên đầu cọc thì vị trí mặt trung hòa sẽ thay đổi do kết quả
của sự cân bằng lực mới
Mặt trung hòa cũng là nơi cọc và đất dịch chuyển như nhau hay nói cách khác là nơi
không có sự dịch chuyển tương đối giữa cọc và đất. Điều này có nghĩa là khi giải bài
toán lún của nhóm cọc là công việc tìm ra độ lún của đất tại mặt trung hòa
Ma sát âm gây ra 1 lực kéo xuống (dragload), không xét đến độ lớn của lực này, nếu
độ lún tại mặt trung hòa là nhỏ, sẽ không có lực kéo xuống (Với điều kiện cường độ vật
liệu cọc phải đủ để chịu được tải tác dụng tại đầu cọc cộng với lực kéo xuống). Cần
nhấn mạnh điều này: Lực kéo xuống càng lớn, móng sẽ càng cứng và tốt hơn, biến dạng
kéo xuống (Dowdrang) càng lớn móng càng yếu. Cọc không chịu ma sát âm có mặt

SVTH: NHÓM 3

Trang 6


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

trung hòa Cọc không chịu ma sát âm sẽ có mặt trung hòa tại mặt đất và có lực kéo
xuống lớn nhất
– Móng lún cùng với mặt đất – là tình huống ngoài ý muốn.
Độ lớn của ma sát âm phụ thuộc vào các yếu tố sau (Brejum,1973):


Vật liệu cọc



Phương pháp thi công cọc



Điều kiện tự nhiên của đất nền



Vận tốc dịch chuyển tương đối của đất và cọc

1.3 Các nguyên nhân gây ra lực ma sát âm
Các nguyên nhân gây ra ma sát âm chủ yếu:
o

Sự lún do cố kết của nền đất xung quanh cọc.

o Đắp cao trên nền đất có tính nén lún cao.
o Phụ tải của nền gần khu vực móng
o Hạ thấp mực nước ngầm.
o Nền đất chưa cố kết xong.
o Sự nén chặt của nền do đóng cọc
1.3.1 Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân hoặc đắp Nền:
.
Khi nền công trình được tôn cao, gây ra tải trọng phụ tác dụng xuống lớp đất phía dưới
làm xảy ra hiện tượng cố kết cho lớp nền bên dưới; hoặc chính bản thân lớp nền đắp
dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng xảy ra quá trình cố kết. Ta có thể xem xét
cụ thể trong các trường hợp sau

Hình 4. Các trường hợp xuất hiện ma sát âm do tôn nền

SVTH: NHÓM 3

Trang 7


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

+ Trường hợp (a): Khi có một lớp đất sét đắp phía trên một tầng đất rời mà cọc
sẽ xuyên qua nó, tầng đất sét sẽ cố kết dần dần. Quá trình cố kết này sẽ sinh ra
một lực ma sát âm tác dụng vào cọc trong suốt quá trình cố kết.
+ Trường hợp (b): Khi có một tầng đất rời, đắp ở phía trên một tầng sét yếu, nó
sẽ gây ra quá trình cố kết trong tầng đất sét bên dưới và tạo ra một lực ma sát
âm tác dụng vào cọc.
+ Trường hợp (c): Khi có một tầng đất dính đắp ở phía trên một tầng sét yếu,
nó sẽ gây ra quá trình cố kết trong cả tầng đất đắp và tầng đất sét và tạo ra lực
ma sát âm tác dụng vào cọc.
Trong trường hợp các cọc được tựa trên nền đất cứng và có tồn tại tải trọng bề mặt, có
thể xảy ra các trường hợp sau:

+ Trường hợp (d): Với tầng cát xốp sẽ có biến dạng lún tức thời, đặc biệt khi
đất nền chịu sự rung động hoặc sự dao động của mực nước ngầm; sự tác động
của tải trọng bề mặt sẽ tạo ra sự biến dạng lún.
+ Trường hợp (e): Đối với nền sét yếu, khuynh hướng xảy ra biến dạng lún có
thể rất nhỏ nếu như không chịu tác động của tải trọng bề mặt. Nhưng dù sao khi
khoan tạo lỗ sẽ gây ra sự cấu trúc lại của nền sét vì vậy biến dạng lún (nhỏ) của
nền sét sẽ xảy ra dưới tác dụng của trọng lượng bản thân của nền sét.
+ Trường hợp (f): Điều hiển nhiên là gần như bất kỳ sự đắp nào sẽ tạo ra biến
dạng lún theo thời gian dưới tác dụng của trọng lực.
Việc xác định mối quan hệ của độ lún của đất nền ở phía trên và của cọc là cần thiết để
đề ra giải pháp xử lý phù hợp đối với vấn đề đó. Trong các trường hợp nơi mà đất nền ở
SVTH: NHÓM 3

Trang 8


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

phần trên lún xuống phía dưới lớn hơn độ lún cọc, một giải pháp thiên về an toàn có thể
có được khi giả thiết tải trọng truyền hoàn toàn tới đỉnh của lớp đất nền phía dưới.
1.3.2 Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết:
Trong thực tế một tình huống thường xuyên gặp phải trong thiết kế cầu đường nơi
mà lực ma sát âm có thể xảy ra. Các cọc đã được thi công xong trong khi nền đất chưa
kết thúc cố kết, mố cầu đã được xây dựng và đất nền đã được đắp. Độ lún của nền đất
dọc theo thân cọc có thể rất khó khăn để loại bỏ, vì vậy lực ma sát âm thường xảy ra
với dạng kết cấu như hình 5, thậm chí còn có khuynh hướng tạo ra chuyển dịch ngang
của mố cầu, nhưng sự chuyển dịch này có thể giảm thiểu bằng việc lựa chọn một giải
pháp thiết kế nền móng một cách hợp lý (Ví dụ sàn giảm tải)

Hình 5. Hiện tượng ma sát âm do việc đóng cọc mố cầu vào nền đất yếu
chưa kết thúc cố kết hoặc còn ở trạng thái tự nhiên
Ma sát âm chỉ xảy ra ở một bên cọc do phần đường vào cầu có lớp đất đắp
cao làm cho lớp đất bên dưới bị lún do phải chịu tải trọng của lớp đất đắp này,
còn phần bên kia mố (phía sông) thì không có tải trọng đắp nên lớp đất nền
không bị lún do tải trọng ngoài, do đó cọc không bị ảnh hưởng của ma sát âm.
Vì vậy, một bên cọc chịu ma sát âm còn bên kia chịu ma sát dương.
1.3.3 Khi xây dựng công trình mới cạnh công trình cũ
Tải trọng phụ lớn đặt trên nền kho bến bãi làm cho lớp đất nền bên dưới bị lún
xuống. Phụ tải của nền gần móng (hiện tượng xây chen các công trình mới
cạnh công trình cũ). Nguyên tắc xác định ảnh hưởng của các tải trọng đặt gần
SVTH: NHÓM 3

Trang 9


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

nhau là dựa trên đường đẳng ứng suất (ứng suất hướng thẳng đứng nếu xét về
biến dạng lún hoặc ứng suất hướng ngang nếu xét về biến dạng trượt)

Hình 6. Biến dạng của công trình cũ trên cọc ma sát khi xây dựng gần nó
công trình mới

1.3.4. Mực nước ngầm bị hạ thấp
Việc hạ thấp mực nước ngầm làm tăng ứng suất thẳng đứng có hiệu tại mọi
điểm của nền đất. Vì vậy, lm đẩy nhanh tốc độ lún cố kết của nền đất. Lúc đó,
tốc độ lún của đất xung quanh cọc vượt quá tốc độ lún của cọc và xảy ra hiện
tượng kéo cọc đi xuống của lớp đất xung quanh cọc.
-Hiện tượng này được giải thích như sau: Khi hạ thấp mực nước ngầm th
+Phần áp lực nước lỗ rổng u giảm.
+ Phần áp lực có hiệu thẳng đứng ĩh lên các hạt rắn của đất tăng
SVTH: NHÓM 3

Trang 10


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Xem biểu đồ tương quan giữa u và ĩh trong trường hợp bài toán nén một chiều
và tải trọng ngoài q phân bố kín đều khắp

Hình 7. Biểu đồ tương quan giữa áp lực nước lỗ rỗng u và áp lực có hiệu
thẳng đứng lên hạt rắn của đất  h trong trường hợp bài toán nén một chiều
và tải trọng ngoài q phân bố kín đều khắp

Trong đó:
+  h = q = const: Ứng suất toàn phần.
+ Ha: Vùng hoạt động của ứng suất phân bố trong đất
+ Đất bình thường: Ha tương ứng với chiều sâu mà tại đó  z = 0.2  bt
+ Đất yếu: Ha tương ứng với chiều sâu mà tại đó  z = 0.1  bt
+  bt: Ứng suất do trọng lượng bản thân của lớp đất có chiều dày Ha

SVTH: NHÓM 3

Trang 11


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Hình 8. Ma sát âm xảy ra khi hạ thấp mực nước ngầm
1.3.5. Do sự nén chặt đất
Trong quá trình đóng cọc, đất xung quanh cọc bị nén chặt như trên hình 9. Do ứng
suất nén cao, nước bắt đầu tiêu tán ra xung quanh (hình 9a) Sau khi đóng cọc xong,
nước bắt đầu thấm trở lại và khôi phục về trạng thái ban đầu. Do sự luân chuyển của
nước, quá trình cố kết bắt đầu xảy ra, do đó xuất hiện hiện tượng ma sát âm lên thân
cọc. Tuy nhiên, theo thí nghiệm của Fellenius & Broms (1969) cho thấy giá trị ma sát
âm trong trường hợp này là không lớn, nó chỉ chiếm khoảng 17% giá trị sức chống cắt
trung bình không thoát nước của đất nền

SVTH: NHÓM 3

Trang 12


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Hình 9. Sự di chuyển của nước gần thân cọc
(a) Trong quá trình đóng cọc (b) Sau khi đóng cọc
Theo tiêu chuẩn TCVN 205-1998: Hiện tượng ma sát âm nên được xét đến trong các
trường hợp sau
+ Sự cố kết chưa kết thúc của trầm tích hiện đại và trầm tích kiến tạo; Sự tăng
độ chặt của đất rời dưới tác dụng của động lực
+Sự lún ướt của đất khi bị ngập nước Mực nước ngầm hạ thấp làm cho ứng suất
có hiệu trong đất tăng lên, dẫn đến tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất Nền
công trình được tôn cao với chiều dày lớn hơn 1m trên đất yếu; Phụ tải trên
nền với tải trọng từ 2T/m2 trở lên; Sự giảm thể tích đất do chất hữu cơ trong
đất bị phân hủy
1.4- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng ma sát âm
Ma sát âm là hiện tượng phức tạp vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Loại cọc, chiều dài cọc, phương pháp hạ cọc, mặt cắt ngang của cọc, bề mặt tiếp
xúc giữa cọc và đất nền, sự co ngắn đàn hồi của cọc;
- Đặc tính cơ lý của đất, chiều dày lớp đất yếu, tính trương nở của đất;
- Tải trọng chất tải (chiều cao đắp nền, phụ tải)
- Thời gian chất tải cho đến khi xây dựng công trình;
- Độ lún của nền đất sau khi đóng cọc, độ lún của móng cọc;
-Quy luật phân bố ma sát âm trên cọcTrị số của lực ma sát âm có liên quan tới sự cố kết của đất, phụ thuộc trực tiếp vào
ứng suất có hiệu của đất chung quanh cọc. Như vậy lực ma sát âm phát triển theo thời
gian và có trị số lớn nhất khi kết thúc cố kết
Bất kỳ một sự dịch chuyển nào xuống phía dưới của nền đất đối với cọc đều sinh ra
lực ma sát âm. Tải trọng này có thể truyền hoàn toàn từ đất nền cho cọc khi mối tương
quan về chuyển vị khoảng từ 3mm đến 15mm hoặc 1% đường kính cọc. Khi chuyển vị
tương đối của đất tới 15mm thì ma sát âm được phát huy đầy đủ. Một điều thường được
giả thiết trong việc thiết kế khi cho rằng toàn bộ lực ma sát âm sẽ xảy ra khi mà có một
sự chuyển dịch tương đối của nền đất được dự đoán trước.
1.5 Ảnh hưởng của ma sát âm đến nền móng công trình
Khi cọc ở trong đất, thì sức chịu tải của cọc được thể hiện qua thành phần ma sát
(dương) xung quanh cọc và sức kháng mũi cọc. Khi cọc bị ảnh hưởng ma sát âm thì sức
chịu tải giảm do nó phải gánh chịu một lực kéo xuống mà thường gọi là lực ma sát âm.
Ngoài ra do quá trình cố kết của lớp đất, đã gây nên khe hở giữa đài cọc và lớp đất dưới
đài, giữa cọc và đất xung quanh cọc, từ đó gây tăng thêm ứng lực phụ tác dụng lên
móng cọc. Đối với đất trương nở, ma sát âm có thể gây nên tải trọng phụ rất lớn tác
dụng lên móng cọc
Trong một số trường hợp lực ma sát âm khá lớn, có thể vượt qua tải trọng tác dụng
lên đầu cọc nhất là đối với cọc có chiều dài lớn. Chẳng hạn năm 1972 Fellenius đã đo
SVTH: NHÓM 3

Trang 13


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

quá trình phát triển lực ma sát âm của 2 cọc bêtông cốt thép được đóng qua lớp đất sét
mềm dẻo dày 40m và lớp cát dày 15m cho thấy: sự cố kết lại của lớp đất sét mềm bị xáo
trộn do đóng cọc đã tạo ra lực kéo xuống 300KN trong thời gian 5 tháng và 16 tháng
sau khi đóng cọc thì mỗi cọc chịu lực kéo xuống là 440KN
Johanessen và Bjerrum đã theo dõi sự phát triển hiện tượng ma sát âm trên cọc thép
xuyên qua lớp đất sét dày 53m và mũi cọc tựa trên nền đá. Lớp đất đắp bằng cát dày
10m, quá trình cố kết của lớp đất sét đã gây ra độ lún 1,2m và lực kéo xuống khoảng
1.500KN ở mũi cọc. Ứng suất ở mũi cọc ước tính đạt đến 190KN/m2 và có khả năng
xuyên thủng lớp đá
Đối với việc sử dụng giếng cát: Ma sát âm làm hạn chế quá trình cố kết của nền đất
yếu có dùng giếng cát. Hiện tượng ma sát âm gây ra hiệu ứng treo của đất xung quanh
giếng cát, lớp đất xung quanh giếng cát bám vào giếng cát làm cản trở độ lún và cản trở
quá trình tăng khả năng chịu tải của đất nền xung quanh giếng cát.
Qua sự phân tích cho thấy tác dụng chính của lực ma sát âm là làm gia tăng lực nén
dọc trục cọc, làm tăng độ lún của cọc, ngoài ra do lớp đất đắp bị lún tạo ra khe hở giữa
đài cọc và lớp đất bên dưới đài có thể làm thay đổi momen uốn tác dụng lên đài cọc.
Lực ma sát âm làm hạn chế quá trình cố kết thoát nước của nền đất yếu khi có gia tải
trước và có dùng giếng cát, cản trở quá trình tăng khả năng chịu tải của đất nền xung
quanh giếng cát. Ngoài ra ma sát âm còn có thể làm tăng lực ngang tác dụng lên cọc

CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ẢNH HƯỠNG CỦA MA SÁT ÂM
1.6 Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm
Từ thực nghiệm hiện trường đã chỉ ra rằng lực ma sát âm nhỏ nên các cọc ngắn có
chiều dài không vượt quá 8m, nên có thể bỏ qua (M.G.Khare và S.r.Gandhi). Đối với
các cọc có chiều dài trung bình, ma sát âm được sét đến và giải pháp khắc phục có thể
được chọn tăng khả năng chịu tải của cọc, bằng cách tăng chiều dài hoặc giảm khoảng
cách các cọc. Tuy nhiên, khi mà ma sát âm quá lớn, giải pháp tăng khả năng chịu tải của
cọc không còn kinh tế hay đạt hiểu quả, thì cần phải sử dụng một trong các biện pháp
giảm ma sát âm. Xuất phát từ nguồn gốc và sự hình thành ma sát âm, biện pháp khắc
phục ma sát âm có thể chia làm 2 nhóm chính
Nhóm 1: giảm tối đa độ lún cũng như tốc độ lún còn lại của nền đất trước khi thi công
cọc bằng các biện pháp xử lý nền như gia tải trước bằng đất đắp hoặc chân không, kết
hợp với các giải pháp tăng nhanh quá trình cố kết, nghĩa là quá trình tiêu tán áp lực lỗ
rỗng thặng dư torng nền bằng cọc cát hay bấc thấm, vv… Ở đây củng cần phải chú ý
rằng quá trình bơm nước ngầm của các công trình lân cận cũng phát sinh ra quá trình cố
kết torng nền, từ đó cũng có thể phát sinh ma sát âm tác dụng lên cọc. Do đó, cần hết
SVTH: NHÓM 3

Trang 14


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

sức tránh hiện tượng bơm hút nước ngầm xung quanh công trình móng cọc mà không
kiểm soát phạm vi cũng như mức độ ảnh hưỡng của nó đối với công trình móng.
1.6.1.Biện pháp làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền
Đối với công trình có thời gian thi công gấp, công trình có hệ móng cọc trong đất yếu
chưa cố kết. Để giảm ma sát âm, ta có thể bố trí các phương tiện thoát nước theo
phương thẳng đứng (giếng cát hoặc bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong đất
yếu dưới tác dụng tải trọng đắp sẽ có điều kiện để thoát nhanh (thoát theo phương nằm
ngang ra giếng cát hoặc bấc thấm rồi theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên), Tuy nhiên,
để đảm bảo phát huy được hiệu quả thoát nước này thì chiều cao nền đắp tối thiểu nên là
4m, do đó nếu nền đắp không đủ lớn thì ta kết hợp với gia tải trước để phát huy hiệu quả
của các đường thấm thẳng đứng
Khi sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nhất thiết phải bố trí tầng cát
đệm. giếng cát chỉ nên dùng loại có đường kính từ 35-45cm, bố trí kiểu hoa mai với
khoảng cách giữa các giếng bằng 8-10 lần đường kính giếng. Nếu dùng bấc thấm thì
cũng nên bố trí so le kiểu hoa mai với cự ly không nên dưới 1,3m và không quá 2,2m.
Khi sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nên kết hợp với biện pháp gia
tải trước và trong mọi trường hợp thời gian duy trì tải trọng đắp không nên dưới 6 tháng
[8]

Hình10: Sơ đồ bố trí gia tải trước kết hợp với giấng
cát làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất
Ưu điểm của biện pháp này là có thể áp dụng cả cho đóng cà cọc khoan nhồi. Tuy
nhiên thời gian thi công lâu và mặt bằng lớn (nếu có đắp gia tải)

SVTH: NHÓM 3

Trang 15


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Trong nhóm này còn phải kể đến phương pháo xử lý nền bằng cọc đất xi măng hay cố
kết chân không. Các phương pháp này mới được áp dụng tại Việt Nam có hiểu quả rất
lớn tuy nhiên giá thành cao
Nhóm thứ 2: Kiểm soát cũng như hạn chế đến mức có thể ứng suất phân bố torng nền
đất yếu do tải trọng chất thêm trong khi thi công công trình cũng như sau khi công trình
được đưa vào sử dụng, giải pháp có thể được đưa ra là sử dụng sàn giảm tải trên hệ cọc
hoặc là nền đất đắp trên hệ cọc vật liệu trộn (đất trộn xi măng, đất trông vôi,…) có lót
vải địa kỹ thuật.
1.6.2.Làm giảm tải trọng tác dụng vào đất nền – Sàn giảm tải có xử lý cọc
Đối với các công trình có phụ tải là hàng hóa, vật liệu, container, … tải trọng phú có
giá trị lớn thì dùng các sàn bê tông có xử lý cọc để đặt phụ tải
Trong công trình giao thông, sàn giảm tải (bố trí cho nền đường đắp cao sau mố cầu),
ngày càng được sử dụng rộng rãi, đất đắp nền được đắp lên sàn giảm tải chứ không tác
dụng trực tiếp lên nền đất yếu bên dưới. Các dự án lớn ở khu vực đồng bằng sông Cửu
Long đã sử dụng giải pháp sàn giảm tải như: các cầu hưng Lợi, Mỹ Thanh, Rạch Mọp…
thuộc dự án tuyến đườn Nam Sông Hậu
Trong trường hợp này, lực ma sát âm giảm đáng kể do phụ tải đượng truyền xuống
tầng đất tốt có khả năng chịu lực. Như vậy tải trọng phụ sẽ ít ảnh hưởng đền lớp đất có
tính nén lún cao từ đó làm giảm độ lún của đất nền, dẫn đến giảm lực kéo xuống của đất
xung quanh cọc.
Biện pháp này dễ thi công, làm giảm đáng kể lực kéo xuống của cọc, an toàn về kỹ
thuật nhưng xét về mặt kinh tế thì chưa đạt hiệu quả cao. Biện pháp này đặc biệt thích
hợp với các công trình được xây dựng tôn nền cao trên nền đất yêu như hiện nay
Nhóm thứ 3: giảm ma sát, sự dính bám giữa bề mặt đất và cọc trong phần nền có xuất
hiện ma sát âm. Trong nhóm giải pháp này bao gồm nhiều phương án đã được nghiên
cứu, chứng minh và báo cáo trong các bài báo của nhiều tác giả
1.6.3.Biện pháp làm giảm ma sát giữa đất và cọc trong vùng ma sát âm
Tạo lớp phủ mặt ngoài để ngăn ngùa tiếp xúc trực tiếp giữa cọc và đất xung quanh làm
giảm ma sát thành bên giữa cọc và lớp đất nền xung quanh cọc. Bitumen thường được
sử dụng để phủ xung quanh cọc bởi vì đặc tính dẻo nhớt của nó, ứng xử như vật liệu rắn
đàn hồi dưới tác động tải tức thời (đóng cọc) và như chất lỏng nhớt với sức chống cắt
nhỏ khi tốc độ di chuyển thấp. Những thành công sử dụng bitumen để làm giảm lực kéo
xuống phụ thuộc nhiều váo các yếu tố như loại và tính chất của bitumen, mức độ thâm
nhập của hạt đất và bitumen, sự phá hỏng của bitumen khi đóng cọc và nhiệt độ môi
trường.
Theo kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ bitumen làm giảm ma sát âm trong
cọc của Brons (1969), kết quả nghiên cứu cho thấy lực ma sát âm giảm khoảng 90% so
với trường hợp không dùng lớp phủ mặt ngoài.

SVTH: NHÓM 3

Trang 16


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Theo kết quả nghiên cứu của Bjerrum (1969), đối với cọc dùng lớp phủ bitumen và
dùng bùn bentonite để bảo vệ khi hạ học thì lực kéo xuống giảm 92%. Trong trường
hợp cọc dùng bùn bitonite để giữ ổn định thì lực kép xuống giảm 15%. Vì vậy có thể kết
luận: lớp phủ bitumen có tác dụng làm giảm lực kéo xuống khoảng 75%. Tuy nhiên,
nếu không có bùn bentonite khi hạ cọc thì tác dụng của bitumen chỉ còn khoảng 30%
mà thôi, do lớp phủ bitumen bị phá hỏng trong quá trình hạ cọc. Do đó chiều dày lớp
phủ bitumen nên vào khoảng 4-5mm để ngừa cho trường hợp bị xước khi hạ cọc
Ưu điểm của biện pháp này là thi công đơn giản, kinh phí thấp, tuy nhiên chỉ có
thể áp dụng cho cọc đóng, không áp dụng được cho cọc nhồi
Ngoài ra, người ta có thể khoan tạo lỗ có kích thước lớn hơn kích thước cọc trong
vùng chịu ma sát âm, sau đó thi công cọc mà vẫn giữ nguyên khoảng cách trống xung
quanh và được lấp đầy bằng bentonite
1.7 CÁC BIỆN PHÁP KHÁC
1.7.1 Phương pháp điện thấm (Electro Osmosis):
Phương pháp này được sử dụng nhằm làm giảm tạm thời lực dính giữa đất sét và bề mặt
cọc thép. Bjerrum et al.(1969) đã trình bày kỹ thuật điện thấm với các cọc thép là các
đầu cực âm, nhằm làm giảm ma sát âm (Electro-osomois gây ra sự di chuyển các hạt
proton tích điện dương xuyên qua một màng trao đổi proton (proton exchange
membrane – PEM), từ đó dẫn đến hiện tượng các phần tử nước bị kéo từ cực dương
sang cực âm). Trong các thí nghiệm hiện trường, khi dòng điện trong các cọc thép đóng
vai trò là các đầu cực âm được tăng từ 4A đến 80A, thì ma sát âm giảm đến giá trị nhỏ
có thể được bỏ qua. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, phương pháp này chỉ có tác dụng
tức thời trong khi tác dụng dòng điện. Do đó, dòng điện cần phải duy trì cho đến khi nền
đất xung quanh cọc đạt độ lún ổn định, tốc độ lún không còn lớn hơn so với cọc. Nhìn
chung, phương pháp này giá thành cao hơn so với các phương pháp khác do đó hiếm
khi được sử dụng. Tuy nhiên một điểm ưu điểm vượt trồi của phương pháp này là có
khả năng hồi phục lực dình hữu ích giữa đất và cọc sau khi quá trình phát sinh ma sát
âm kết thúc
1.7.2 Cách ly giữa vùng môi trường đất nền có khả năng xảy ra ma sát âm và bề mặt
cọc
Ma sát âm trên bề mặt cọc có thể bị loại trù bằng cách sử dụng một ống bao bên ngoài
cọc trong phạm vi có khả năng xuất hiện ma sát âm. Tuy nhiên phương pháp này không
nên sử dụng trong trường hợp khả năng chịu tải của cọc cần đến thành ma sát bên (ma
sát dương) sau khi kết thúc quá trình phát sinh ma sát âm. Và nếu như chiều dài phát
sinh ma sát âm là tương đối lớn thì tình kinh tế không cao.

SVTH: NHÓM 3

Trang 17


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Sự cách ly giữa đất và cọc củng có thể đạt được với các cọc được vuốt thon. Ccá thí
nghiệm mô hình cùa Sawaguchi (1982) đã cho thấy rằng cọc được vuốt thon giảm lực
kéo đến 90% so với các cọc thành thẳng

1.7.3 Hệ thống bảo vệ xung quanh nhóm cọc chính
Phương pháp này được sử dụng một hệ thống các cọc đóng chịu tải bố trí gần nhau,
xung quanh được bao bọc bởi các cọc gọi là cọc bảo vệ. Chính các cọc bảo vệ này sẽ
chịu ma sát âm. Okabe (1977) đã báo cáo một ứng dụng thành công theo phương pháp
hệ thống cọc bảo vệ, của công trình trạm chuyển (đường sắt) ở Nhật. Các cọc bảo vệ
bên ngoia2 chịu một lực ma sát âm là 3500KN trong khi đó các cọc bên trong (cọc chịu
tải torng5 chính của móng công trình) lại gần như không có xuất hiện ma sát âm.
Tuy nhiên, ở đây ta cũng thấy rằng, phương pháp này đòi hỏi các cọc chịu tải phải bố trí
gần nhau, điều này làm giảm hệ số nhóm cọc. Và giá thành có thể đội lên cao. Do đó
phảo cân nhắc về khả năng chịu tải của nhóm cọc cũng như tính kinh tế của phương
pháp.
1.7.4 Phương pháp sử dụng lớp bao phủ bằng bùn Brtonite và bitum
a. Các kết quả thí nghiệm của Btons et al. (1969) và Bferrum et al.(1969) đã chỉ ra rằng,
lớp bùn betonite co khả năng làm giảm lực dính giữa đất và cọc. Edwards và Visser
(1969) cũng đã trình bày nghiên cứu của mình về vấn đề này (1969). Trong nghiên
cứu này, cọc được phủ một lớp betonite dày từ 30mm-40mm. Lực má sát âm trên các
cọc có bọc lớp Brtonite khoảng 120KN, trong khi đó trên các cọc không phủ Betonite
là 700-800KN.
Lớp phủ bentonite thường được sử dụng cho cọc đúc tại chỗ (cọc khoan nhồi)
b. Việc sơn phủ bề mặt cọc bằng các loại vật liệu có tính nhớt để giảm ma sát là giải
pháo khả thi và kinh tế nhất trên các cọc đúc sẵn (Baligh et al. 1978).
Xác định loại vật liệu phù hợp để sử dụng.
Xác định chiều dày cần thiết.
Quy trình thi công
b.1. xác định loại vật liệu:
M.G.Khare và S.R.Gandhi ở học viện công nghệ Madras, Chennai, Ấn Độ đã tiến hành
nghiên cứu trên mô hình bề mặt ma sát giữa cọc và đất thô, sử dụng bố trí thiết bị cắt
trực tiếp. Bề mặt cọc được mô hình bằng khối thép mềm kích thước
8,5mmx8,5mmx2,8mm. Đất sử dụng trong nghiên cứu này cho như trang bảng

SVTH: NHÓM 3

Trang 18


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Bộ thiết bị cắt trực tiếp được cải tiến:

Hình 11 . Sơ đồ thí nghiệm cắt trực tiếp trên lớp thép có sơn phủ và cát
Nghiên cứu được tiến hành đối với 2 loại vật liệu sơn phủ là Shalikote (T-25)TM và
bitum mác 30-40. Shalikote (T-25) cũng là một loại sản phẩm từ bitum, nhưng chưa có
độ nhớt thấp hơn.
Cát đưỡng chứa trong hộp này được làm chặt tương đối là 70%. Tốc độ thí nghiệm
cắt là 0,25mm/min
Các mẫu được phủ lớp Shalikote (T-25) và bitum với chiều dày lần lượt là 2mm,
3mm, và 5mm
Tất cả các thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng là 310C
.

SVTH: NHÓM 3

Trang 19


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Hình 12: ứng suất cắt theo bề dày và ứng suất pháp
Kết quả:

SVTH: NHÓM 3

Trang 20


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

Sự giảm ứng suất cắt trong các thí nghiệm này được xem như là ảnh hưởng của lớp
sơn phủ đối với sự giảm của ma sát âm. Và kết quả thí nghiệm sức kháng cắt dư được
đưa ra để đánh giá mực độ ảnh hưởng của lớp phủ bằng Shalikote (T-25)TM và của
bitum.
Các thí nghiệm trên Shalikote (T-25)TM cho thấy một sự gia tăng ban đầu của ma
sát bề mặt sau đó giảm đáng kể khi mẫu bị cắt.
Đối với bitum, ma sát bề mặt gia tăng khi các hạt cát xuyên vào trong lớp phủ, sau
đó thì hầu như không nổi. Thí nghiệm cho thấy rằng, ma sát bề mặt được huy động đầy
đủ tương ứng với dịch chuyển tương đối chỉ khoảng vài milimet.
Các kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, lớp phủ bitum đạt được đổ giảm ứng suất
cắt dư lớn nhất với mọi giá trị ứng suất pháp và chiều dày so với Shalikote (T-25)TM.
ở hình 3 tại ứng suất pháp bằng 25KN, ứng suất cắt trên các mẫu được phủ 1 lớp
Shalikote (T-25)TM dày 1mm và 1.36mm cao hơn so với các mẫu không được phủ. Điều
này có thể là do thành phần lực dính của Shalikote (T-25)TM. Tuy nhiên torng các mẫu
được quét bitum, điều này hoàn toàn không xảy ra.
ở các mẫu phủ Shalikote (T-25)TM cho thấy một sự co ngót chiều dày lớp sơn
phủ. Chiều dày ban đầu sơn phủ là 2mm và 5mm, nhưng sau khi bảo dưỡng thì chỉ còn
lại tương ứng là 1mm, 1.36mm và 2.16mm. Sự co ngót này có thể ảnh hưởng khonf6 tốt
do có thể phát sinh hiện tượng nứt nẻ lớp phủ. Shalikote (T-25)TM có khả năng làm giảm
ứng suất cắt khoảng từ 23% đến 60%.
Đối với bitum cho thấy khả năng giảm ứng suất cắt một cách đáng kể. Trên các mẫu
phủ bitum ứng sât cắt giảm từ 85%-97% khi so sánh với các mẫu không phủ. Khi chiều
dày lớp phủ từ 2mm -5mm thì ứng suất cắt giảm đáng kể. Khi chiều dày là 3mm , ứng
suất cắt giảm đến bằng hoặc lớn hơn 90% và thích hợp với các trường hợp thực tế. Do
đó, chiều dày lớp phủ bằng bitum chỉ cần dày khoảng 3mm là có thể đủ khả năng giảm
lực ma sát âm.
Kết luận:
Trong nghiên cứu này, các nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành để so sánh giữa
Shalikote (T-25)TM và bitum mac 30-40 với các chiều dày 2mm, 3mm, 5mm.
Shalikote (T-25)TM có thễ giảm ứng suất cắt từ 30%-50%. Tuy nhiên nước điểm lớn
nhất của nó là có thể phát sinh các vết nứt do có ngót khi sơn phủ lên bề mặt cọc.
Bitum có thể nâng giảm ứng suất cắt lớn. Ứng suất cắt có thể giảm từ 80% đến 97%
phụ thuộc vào ứng suất pháp và chiều dày lớp sơn phủ. Chiều dày lớp phủ được khuyên
nên sử dụng là khoảng 3mm.

SVTH: NHÓM 3

Trang 21


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

ảnh hưởng của lớp sơn phủ đối với việc giảm ma sát âm phụ thuộc vào các đặc tính
của cọc, đất và vật liệu sơn phủ. Như vậy qua thí nghiệm này và cũng giống như theo ý
kiến của tác giả, vật liệu bao phủ có độ nhớt, tính mềm càng lớn thì khả năng giảm ma
sát âm càng cao (điển hình là so sánh giữa 2 vật liệu là Shalikote (T-25)TM và bitum)
nếu bitum được sử dụng thì bitum có độ kim lún càng cao thì khả năng giảm ma sát
càng lớn. Với các thí nghiệm ổ thực tế hiện trường và các thí nghiệm trong phòng
(Johannesen et al. 1965; và 1969; Walker và Darwall. 1973, Clemente 1979 và 1981,
Fellenius 1975 và 1979) cũng đưa ra kết luân rằng với chiều dày không lớn hơn 1/16 in
(bằng 1-2mm) với loại bitum có độ kim lún bằng hoặc lớn hơn cấp 80/100 sẽ có thể
giảm đáng kể lực cắt giữa bề mặt cọc và đất tại các tốc độ chuyển dịch tương đối thực tế
giữa đất và cọc.
Ngoài nguyên nhân giảm ma sát giữa đất và cọc, tính nhớt càng cao thì khả năng bám
dính của vật liệu bao phủ lên bề mặt cọc càng lớn, khả năng bị co ngót, nứt nẻ do anh
hưởng thời thiết càng nhỏ.
Do đó, theo ý kiến của nhiều tác giả khuyên nên sử dụng loại bitum có độ kim lum từ
80/100. Đây là loại vật liệu có các đặc tính phù hợp, đáp ứng được yêu cầu và có sẵn
trên thị trường
b.2. Chiều dày lớp bao phủ
theo kết quả nghiên cứu trên, ta cũng có thể thấy rằng chiều dày lớp bao phủ càng lớn
thì khả năng giảm ma sát âm càng cao. Tuy nhiên vì các lý do kinh tế và điều kiện thi
công, cũng như trong quá trình lớp phủ làm việc, nên cần phải xác định chiều dày đủ
để giảm ma sát âm đến một giá trị mong muốn. Không phải lớp bitum có chiều dày
càng lớn thì càng tốt.
Theo ý kiến của M.G.Khare và S.R.Gandhi thì chiều dày lớp phủ yêu cầu là khoảng
3mm.
Các kết quả đo đạc của Brons et al. (1969) và Bjerrum et al. (1969) cho thấy rằng chỉ
cần một lớp bitum sơn phủ mỏng cũng đủ làm giảm ma sát âm. Các kết quả thí nghiệm
của Bjerrum et al. (1969) cho thấy một lớp bitum sơn phủ dày 1mm có thể làm giảm
90% độ lớn của lực kéo (ma sát âm) so với các cọc không sơn phủ.
Một vấn đề nữa có liên quan đến chiều dày lớp sơn phủ là làm sao để đảm bảo chất
lượng lớp phủ trong quá trình lưu trữ và tránh bị bóc tróc trong quá trình hạ cọc, đặc
biệt là khi hạ cọc xuyên qua các lớp đất hạt thô. Theo kinh nghiệm của Fellenius thì
chiều dày lớp đất hạt thô chỉ cần vài mét là đủ gây ra nguy cơ cào rách lớp bitum rất
lớn. Đã từng có các ý kiến cho rẳng lớp phủ càng mỏng thì càng dễ bị trầy rách trong
quá trình hạ cọc. Trong một bài toán cụ thể được đưa ra của các tác giả Alphonus,
I.M.Claessen và Rndre Horvat (1974), chiều dày lớp phủ được đề nghị lên tới 10mm
(1cm). Tuy nhiên theo quan điểm của Fellenius (1975) chiều dày 10mm là không thực
tế nó quá dày, không chỉ là quá mắc mà còn là không thể để thực hiện được nếu không
SVTH: NHÓM 3

Trang 22


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

sử dụng các biện pháp đặc biệt trong quá trình thi công sơn phủ, cũng như trong quá
trình bảo dưỡng, lưu trữ để tránh bị biến dạng do hiện tượng hóa mềm.
Hơn nữa, Fellenius cũng không đồng ý với ý kiến của các tác giả trên vì theo ông khả
năng bị cào rách lớp phủ càng lớn nếu như lớp này càng dày. Các bài báo của Bjerrum
et al, cũng đưa ra ý kiến rằng các cọc được hạ xuyên qua một lớp đất hạt thô cũng có thể
bị cào rách lớp bitum dù cho lớp này dày hơn.
Nhiều kinh nghiệm được đúc kết từ trong phòng thí nghiệm trong phòng và hiện
trường đã cho thấy rằng, ngoại trừ đảm bảo khối lượng bitum cần tối thiểu một lớp sơn
phủ mỏng khoảng 1mm đến 2mm với các loại bitum mềm mác từ 60/70 trở lên là phù
hợp bởi nó hạn chế sự chạy mềm trong quá tình lưu trữ và sự bóc tách trong quá trình hạ
cọc.
Hơn nữa theo nhìn nhận thực tế của Fellenius, không cần phải đòi hỏi ma sát âm phải
bị loại trừ khoảng 90% hay nghĩa là chỉ cần đạt khoảng 80%. Do đó, chỉ cần các loại
bitum thông thường có bán trên thị trường cũng đủ thích hợp.Fellenius đề nghị nên sử
dụng bitum có độ kim lún 85/100, theo hệ thống phân loại của American Society for
Testing anh Material (ASTM) D-946, với chiều dày sơn phủ từ 1mm đến 2mm.
Đồng thời, theo ý kiến của Fellenius, thì tốc độ lún hay biến dạng cắt thực tế ngoài
hiện trường rất nhỏ so với tốc độ thí nghiệm trong phòng. Theo kết quả thí nghiệm cắt
àm Fellenius từng thực hiện với mẫu sét trên bề mặt bê tông có phủ lớp bitum mac 120,
ứng suất cắt lại gia tăng khi tốc độ biến dạng tăng.
Do đó, có thể nhìn nhận rằng ứng suất cắt của bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất thực tế
trong nền sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với các kết quả thí nghiệm trong phòng. Như vậy,
chiều dày đòi hỏi thực tế của lớp phủ bitum cũng sẽ nhỏ hơn so với các kết quả thí
nghiệm
b.3. Thi công lớp phủ bitum:
Theo như khuyến nghị của Fellnius cùng nhiều tác giả khác, loại bitum thích hợp để sử
dụng có mác từ 85/100 theo ASTM D-946.
Loại bitum này có thể được sơn hoặc trét lên bề mặt cọc (có thể thi công ở công trường
hoặc tại nhà máy) sau khi đã được đun nóng đến trạng thái hóa lỏng, khoảng 1750C.
Trong trường hôp các cọc đúc sẵn, cần thiết phải đảm bảo độ dính của lớp bitum với
bề mặt cọc. Phương pháp rẻ nhất là hòa tan bitum với các loại dung môi thông thường
(như dầu hỏa, hoặc xăng) đến khi hóa lỏng rồi sau đó sơn phủ lên bề mặt cọc.
Đặc biết khi trong điều kiện khí hậu lạnh, việc thi công và sử dụng bitum nóng là rất
khó khăn đắt đỏ. Do đó, torng các trường hợp này cần phải pha bitum với một loại dung
môi nhằm làm mềm bitum sao cho nhiệt độ đun sôi chỉ đạt 750C là đủ. Tuy nhiên, bitum
SVTH: NHÓM 3

Trang 23


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

lỏng phải có khả năng đông cứng nhanh chống như đặc gốc của nó, nhằm đảm bảo lớp
phủ ổn định trẹn bề mặt cọc trong quá trình lưu trữ và khi cọc vào trong đất. Loại bitum
như vậy trên thị trường gọi là “RC, cut – back bitu,” (hay còn gọi là nhũ tương phân
tách nhanh).

Nhược điểm của lớp sơn phủ bitum:
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là ma sát dương không thể phụ hồi trong
vùng có sơn phủ lớp bitum khi xét về lau dài (sau khi chấm dứt quá trình phát sinh ma
át âm).
Theo kinh nghiệm của các tác giả Fellenius, Briaud và nhiều tác giả khác thí giá thành
các cọc có sơn phủ bitum lớn hơn các cọc không sơn phủ dao động trong khoảng 10%20%: khoảng chênh lệch giá thành này không phải là nhỏ. Do đó, trong mỗi trường hợp
thiết kết, cần phải tiến hành nghiên cứu các biện pháp giảm ma sát âm đến mức độ cho
phép, bao gồm cả sự so sánh giá thành của các phương án khác nhau

SVTH: NHÓM 3

Trang 24


GVGD:TS. NGUYỄN VĂN CHÚNG

NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

PHẦN II: SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI
II.1. TẢI TRỌNG
2.1.1. Tải trọng tính toán:
Ntt (kN)
9110.88

STT
3

Mttx (kN.m)
232.811

2.1.2. Tải trọng tiêu chuẩn: GT TC 
Ntc (kN)
7922.5

STT
3

Httx (kN)
32.66

Mtty (kN.m)
96.274

Htty (kN)
71.62

Địa chất
Quận 6

Htcx (kN)
62.278

Địa chất
Quận 6

GT tt
; với ntb = 1.15
tb
n

Mtcx (kN.m) Htcy (kN)
202.44
28.4

Mtcy (kN.m)
83.72

II.2. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
-

Độ sâu mực nước ngầm: -1000mm

-

Các đặt trưng cho từng lớp đất:

 Lớp A (bề dày 1,70m): Bê tông ,đá san lấp
 Lớp 1 (bề dày 3800mm): Bùn sét, xám xanh đen, trạng thái chảy
o

Dung trọng tự nhiên: w = 15,19 kN/m3

o Dung trọng đẩy nổi: ’ = 5,36 kN/m3
o

Lực dính :c = 6,09 kPa

o Góc ma sát trong:  =30 47’
o IL =1,21
o N=0
 Lớp 2 (bề dày 4200mm): Sét pha, xám trắng-vàng, trạng thái dẻo mền.
o Dung trọng tự nhiên: w = 19,31 kN/m3
o Dung trọng đẩy nổi: ’ = 9,94 kN/m3
o

Lực dính :c = 19,96 kPa

o Góc ma sát trong:  =100 11’
o IL =0,57
o N=6-7
 Lớp 3 (bề dày 30300mm): Cát pha, vàng-nâu, trạng thái dẻo
SVTH: NHÓM 3

Trang 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×