Cọc vật liệu rời - Thiết kế, thi công và hành vi

Cọc vật liệu rời lúc đầu được phát triển, như mọi loại cọc khác, chủ yếu nhằm để đỡtải trọng nén xuống. Tuy nhiên, sức chịu tải của cọc đơn hoặc một nhóm Cọc vât liệurời khá hạn chế vì chúng hay bị phình. Có thể làm tăng sức chịu tải của cọc vật liệurời bằng cách gia cường thêm vải hoặc lưới địa kỹ thuật, ở dạng các tấm hoặc baonhằm hạn chế hiện tượng đầu cọc bị phình ra....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cọc vật liệu rời - Thiết kế, thi công và hành vi Cọc vật liệu rời - Thiết kế, thi công và hành viTóm tắtCọc vật liệu rời lúc đầu được phát triển, như mọi loại cọc khác, chủ yếu nhằm để đỡtải trọng nén xuống. Tuy nhiên, sức chịu tải của cọc đơn hoặc một nhóm Cọc vât liệurời khá hạn chế vì chúng hay bị phình. Có thể làm tăng sức chịu tải của cọc vật liệurời bằng cách gia cường thêm vải hoặc lưới địa kỹ thuật, ở dạng các tấm hoặc baonhằm hạn chế hiện tượng đầu cọc bị phình ra. Một nhóm nhỏ cọc vật liệu rời có thểbị phá huỷ theo nhiều kiểu, tư kiểu đâm thủng đơn giản đối với các cọc ngắn, kiểuphá huỷ do nén dọc trục đối với các cọc dài, đến kiểu bị oằn do cắt của các Cọc vậtliệu rời ngoại vi. Nhưng chúng nhiều khi lại là một giải pháp kinh tế thay cho phươngán nhóm cọc khá đắt tiền. Bằng đôi chút cải tiến đơn giản, như đặt một tấm thép, đểbê tông hoặc một tấm lưới địa kỹ thuật ở đáy, thêm một sợi cáp hoặc dây thép ở chânmóng, Cọc vật liệu rời có thể chịu được các lực nhổ hoặc đẩy lên. Phản ứng của cácneo làm bằng Cọc vật liệu rời (GPA) hay hơn nhiều so với các loại cọc đặc vì tảitrọng được truyền trực tiếp xuống mũi cọc, nơi khả năng chống phình của cọc là caonhất. Cải tiến này còn tỏ ra hiệu quả hơn đối với các loại cọc đất cố kết bình thường,vốn có sức bền không thoát nước tăng dần theo độ sâu. Bài này tóm tắt và trình bàykhái quát những tiến bộ liên quan đến Cọc vật liệu rời.Giới thiệuNhìn chung, khái niệm nền đất yếu bao hàm các loại đất sét yếu, đất với tỷ phần hạtmịn, như bột, cao hoặc đất sét chứa hàm lượng nước cao, đất chứa nhiều than bùn vàcác tập cát lỏng ở gần hoặc dưới mực nước ngầm. Đối với các loại đất dạng sét, “độyếu” của chúng có thể đánh giá trên cơ sở sức kháng nén không nở hông, qu . Mặtkhác, giá trị SPT N cũng được dùng để đánh giá độ chắc và tỷ trọng tương đối củanền đất. Bảng 1 phân loại nền đất yếu theo tính chất công trình xây dựng trên chúngtrên cơ sở các phương pháp đánh giá kể trên. Xét các yếu tố như tầm quan trọng củacông trình, tải trọng, điều kiện nền đất, thời gian xây dựng... có thể thấy rõ tầm quantrọng của việc chọn lựa phương pháp thích hợp đối với từng loại đất cụ thể như nêuở Bảng 2. Đối với đất yếu và đất kết dính trong điều kiện đang lún, có thể áp dụngcác biện pháp cải thiện nền đất như Cọc vật liệu rời nện, thêm phụ gia (phương pháptrộn sâu hoặc thoát nước bằng bấc thấm. Đối với các loại nền cát rời có thể áp dụngcác biện pháp đầm hiện trường như đầm rung, đầm cộng hưởng và đầm rung nổi(vibrofloatation). Đối với các nền đất đắp nổi cao trên mặt đất, có thể áp dụng cácbiện pháp gia cường đất, ổn định cơ học (MSE) hoặc sử dụng các vật liệu địa kỹthuật nhẹ.Trong số các biện pháp cải thiện nền đất ngoài trời, có lẽ cọc cát hoặc đá là vạn năngnhất. Chúng trước hết giúp gia cường nền và tiêu thoát nước, sau đó còn giúp cải thiệnsức bền và đặc điểm biến dạng của đất yếu sau khi thi công và tái cố kết. Cọc vậtliệu rời, thay thế cho một phần đất yếu lấy đi, làm tăng dung trọng của đất, tiêu thoátnhanh lượng áp lực nước lỗ rỗng dư, làm việc như những kết cấu khoẻ, cứng chắc vàchịu được ứng suất cắt lớn hơn. Cọc vật liệu rời có thể áp dụng cho nhiều kiểu loạiđất khác nhau, từ các loại cát rời đến đất sét yếu và các loại đất hữu cơ. Cọc vật liệurời rất kinh tế kể cả khi phải chịu tải ở mũi cọc. Chúng được thi công bằng các biệnpháp như thay – rung (vibro-replacement), cọc cát đầm (compser (sand compactionpiles), cọc đá đóng (rammed stone colums) và thậm chí đầm nặng (heavy tamping).Cọcđá đóng đồng thời cũng có thêm tác dụng của đầm nặng vì thực chất chúng được chấttải trước. Bảng 1. Phân loại nền đất yếu (Theo Kamon và Bergado, 1991) Công Điều kiện nền N-value qu (kPa) qc (kPa) Hàm lượng nước trình đ ất (SPT) (%) Đường A: Rất yếu Thời gian cải Tuỳ thuộc Tương đối ngắn Dài hạn Dài hạn thiện tuổi thọ hạn Đất hữu cơ của cọc Đất sét nguồn gốc núi lửa Đất có tính dẻo cao Đất có tính dẻo thấp Đất bột Đất cát Đất cuội sỏi Trạng thái của đát được cải Xi măng hoá (Thay thiện Đất chặt hơn, Đất chặt hơn, Tương tác đổi về trạng thái tăng tỷ trọng tăng tỷ trọng do giữa đất của đất) do giảm hệ giảm hệ số lỗ và cọc số lỗ rỗng rỗng (Thay đổi (Không có (Thay đổi về về trạng thái thay đổi trạng thái đất) về trạng đất) thái của đất)Phương pháp thi công cọc vật liệu rờiTrên thế giới có khá nhiều phương pháp thi công cọc vật liệu rời, một số sẽ đuợc giớithiệu ở phần dưới đây:Đầm rungPhương pháp đầm rung làm tăng tỷ trọ ...