Pile Foundation: Tính phù hợp, phân loại và tính năng xây dựng
Sự phù hợp của Pile Foundation:
Móng cọc được sử dụng trong các điều kiện sau:
(i) Khi đất gần mặt đất hoặc ở độ sâu hợp lý quá mềm hoặc lỏng.
(ii) Khi tải quá cao đến mức không có đủ diện tích mặt bằng để phù hợp với kích thước của nền móng cần thiết.
(iii) Khi tải trọng bên lớn tác động lên nền móng.
(iv) Nền móng cọc được sử dụng khi kết cấu dự kiến sẽ mang tải trọng nâng lớn trong các tháp truyền tải và các cấu trúc ngầm bên dưới mực nước ngầm.
(v) Móng cọc được sử dụng khi móng chịu tải trọng nghiêng, tải lệch tâm và mô men.
Phân loại cọc:
Cọc được phân loại như sau:
(a) Phân loại dựa trên vật liệu và thành phần:
(i) Cọc gỗ:
Cọc gỗ được làm từ thân cây và được tẩm ướp tốt, thẳng và không có khuyết tật. Ở Ấn Độ, đống gỗ chủ yếu được tạo thành từ thân cây sal. Các cọc này có chiều dài từ 4 đến 6 m. Cọc gỗ được sử dụng ở những tầng chịu lực tốt có sẵn ở độ sâu tương đối nông.
(ii) Cọc bê tông:
Cọc bê tông là bê tông đúc sẵn hoặc đúc tại chỗ. Cọc đúc sẵn được đúc và xử lý tại vị trí đúc và sau đó được vận chuyển đến vị trí để lắp đặt. Các cọc này được gia cố đầy đủ để ứng suất đứng cùng với ứng suất làm việc. Cọc đúc sẵn thường phù hợp với chiều dài ngắn. Cọc đúc tại chỗ được xây dựng bằng cách khoan lỗ trên mặt đất và sau đó lấp đầy lỗ bằng bê tông sau khi đặt cốt thép.
(iii) Cọc thép:
Cọc thép thường là phần H cán hoặc phần ống dày. Những cọc này được sử dụng để chịu được các ứng suất va chạm lớn và ở nơi ít có sự phân phối từ việc lái xe. Cọc thép tấm và cọc H thường được sử dụng để hỗ trợ đào mở và để cung cấp hàng rào thấm.
(iv) Cọc composite:
Một cọc được tạo thành từ hai vật liệu như bê tông và gỗ hoặc bê tông và thép được gọi là cọc composite. Cọc composite được sử dụng trong trường hợp một phần của cọc nằm dưới nước vĩnh viễn. Phần của đống sẽ ở dưới nước có thể được làm từ gỗ chưa được xử lý và phần khác có thể bằng bê tông.
(b) Phân loại dựa trên phương pháp cài đặt:
(i) Cọc khoan nhồi:
Cọc khoan nhồi được xây dựng trong các lỗ khoan trước bằng cách sử dụng vỏ hoặc bằng chất ổn định tuần hoàn như bùn betonies. Các lỗ khoan sau đó được lấp đầy bằng bê tông sau khi đặt cốt thép. Ưu điểm của cọc ván là không có thiệt hại do xử lý và lái xe thường gặp trong các cọc được điều khiển.
Cọc ván có các loại sau:
Cọc đường kính nhỏ - đường kính lên tới 600 mm; cọc đường kính lớn - đường kính lớn hơn 600 mm; dưới cọc khoan nhồi.
(ii) Cọc được điều khiển:
Cọc chịu lực có thể bằng bê tông, thép hoặc gỗ. Những cọc này được đẩy vào đất do tác động của búa. Nhàm chán là không cần thiết cho loại cọc này. Khi một đống được dẫn vào đất dạng hạt, nó làm mật độ đất và tăng cường độ của đất. Nhưng khi một đống được điều khiển trong đất sét bão hòa, đất thay vì được nén lại sẽ bị giảm sức mạnh.
(iii) Cọc được đúc và đúc tại chỗ:
Nó là một loại cọc điều khiển. Chúng được xây dựng bằng cách lái một vỏ thép xuống đất. Các lỗ sau đó được lấp đầy bằng bê tông bằng cách đặt cốt thép và vỏ được nâng dần.
(c) Phân loại dựa trên chức năng:
Cọc có các loại sau dựa trên công dụng của nó:
(i) Cọc chịu lực cuối:
Các cọc chuyển tải trọng của nó sang một tầng cứng và tương đối không thể nén được như đá hoặc cát dày đặc được gọi là cọc chịu lực cuối. Những cọc này có được khả năng chịu lực của nó từ ổ trục cuối ở đầu cọc.
(ii) Cọc ma sát:
Các cọc không nằm trên tầng cứng mà có được khả năng mang của nó từ ma sát trượt hoặc độ bám dính giữa bề mặt cọc và đất xung quanh được gọi là cọc ma sát.
(iii) Cọc căng:
Cọc căng cũng được gọi là cọc nâng. Những cọc này được sử dụng để neo xuống các cấu trúc chịu lực nâng do áp suất thủy tĩnh.
(iv) Cọc nén:
Những cọc này được sử dụng để nén đất dạng hạt lỏng lẻo để tăng khả năng chịu lực của nó. Cọc nén không mang tải và do đó chúng có thể là vật liệu yếu hơn. Cọc cát có thể được sử dụng làm cọc nén.
(v) Cọc neo:
Những cọc này được sử dụng để cung cấp neo chống kéo ngang từ cọc ván.
(vi) Cọc và cá heo fender:
Cọc và cá heo được sử dụng để bảo vệ cấu trúc mặt nước khỏi tác động của bất kỳ vật thể hoặc tàu nổi nào.
Công thức tin tức công nghệ:
Công thức tin tức kỹ thuật được xuất bản bởi AM Wellington, biên tập viên tin tức kỹ thuật (New York) vào năm 1888. Công thức được phát triển bằng cách đánh đồng năng lượng được sử dụng bởi búa (dùng để đóng cọc) cho công việc được thực hiện bởi cọc và mất năng lượng là thu được như
Q a = WH / F (S + C)
Trong đó Qa = tải trọng cho phép tính bằng kg
W = Trọng lượng búa tính bằng kg
H = Chiều cao của búa rơi tính bằng cm
S = Penetration mỗi đòn tính bằng cm
C = hằng số thực nghiệm tính bằng cm
= 0, 25 đối với búa tác dụng đơn và kép
= 2, 5 cho một cái búa thả
F = Hệ số an toàn và được lấy là 6.
Công thức trên cho các loại búa khác nhau có thể được viết là:
(i) Búa tác dụng đơn
Qa = WH / 6 (S + 0, 25)
(ii) Búa tác động kép
Qa (W + ap) H / 6 (S + 0, 25)
Trong đó a = Diện tích pít-tông hiệu quả tính bằng cm 2
p = áp suất hơi trung bình hiệu quả tính bằng kg / cm 2
(iii) Búa thả
Q a = WH - 6 (S + 2, 5)
Công thức Hiley:
Công thức Hiley được cho là một công thức hoàn chỉnh và được viết là
Trong đó Qu = khả năng chịu tải cuối cùng của cọc
W = trọng lượng của búa
H = chiều cao của mùa thu
S = thâm nhập mỗi đòn tính bằng cm
Kiểm tra tải trọng cọc :
Kiểm tra tải trọng trên cọc là phương pháp tích cực nhất để xác định khả năng chịu tải của cọc. Kiểm tra tải có thể được thực hiện trên:
(i) một đống làm việc hoặc
(ii) một đống thử nghiệm.
Cọc làm việc là một cọc đúc tại chỗ hoặc được điều khiển để mang tải từ cấu trúc thượng tầng. Tải trọng thử tối đa trong cọc làm việc không được quá 1 ½ thời gian tải thiết kế. Cọc thử là cọc được lắp đặt riêng để thử nghiệm. Tải trọng tối đa có thể được áp dụng cho cọc như vậy là 2 ½ đến 3 lần tải trọng thiết kế hoặc tải trọng được áp dụng phải như vậy để tạo ra độ lún tổng bằng 1/10 đường kính cọc.
Một thử nghiệm tải trọng cọc được thiết lập được thể hiện trong hình 11.20. Nó bao gồm
(i) Khung phản ứng được tải bằng kentledge hoặc được hỗ trợ trên các cọc neo. Khoảng cách của khung phản ứng hỗ trợ từ cọc phải ít nhất gấp 5 lần đường kính của cọc.
(ii) Kích thủy lực để áp dụng tải trọng lên đầu cọc
(iii) Một bộ máy đo quay số (3 hoặc 4 nos.) để đo độ lún của đầu cọc.
Một tổ hợp thử tải cọc thẳng đứng Kiểm tra tải trọng cọc có hai loại:
(i) Kiểm tra tải duy trì:
Cọc được tải thường bằng Jacking và tải được áp dụng theo gia số phù hợp (khoảng 20% tải trọng làm việc ước tính). Mỗi tải tăng dần được duy trì trong hai giờ hoặc cho đến khi tốc độ giải quyết trở thành 0, 2 mm / giờ, tùy theo điều kiện nào đến sớm hơn (theo IS 2911-1985); gia tăng tải tiếp theo sau đó được áp dụng.
Giải quyết được ghi lại dưới mỗi gia tăng tải. Đối với thử nghiệm tải ban đầu, tải được tiếp tục lên đến 3 lần tải thiết kế trước đó. Trong một thử nghiệm thông thường, tải được tiếp tục lên tới 1, 5 lần tải thiết kế. Tải sau đó được giải phóng theo các bước bằng nhau về 0 và bản ghi thanh toán được tạo cho mỗi lần giải phóng tải.
Các đường cong giải quyết tải cho cả tải và dỡ tải được vẽ như trong hình 11, 21. Tải trọng cuối cùng có thể được đọc từ đường cong nếu điểm hỏng được xác định rõ được chỉ định. Khi không có điểm thất bại xác định, nó có thể được coi là tải trọng tại đó độ lún bằng 10% đường kính cọc.
Hệ số an toàn 2.0 hoặc 2.5 được áp dụng để có được tải trọng cho phép.
(ii) Kiểm tra tỷ lệ thâm nhập (ORP) không đổi:
Thử nghiệm CRP được phát triển bởi Whitaker vào năm 1963. Đây là một thử nghiệm thời gian ngắn trong đó cọc được tạo ra được thâm nhập vào đất với tốc độ không đổi. Tỷ lệ thâm nhập phổ biến là 0, 75 mm / phút đối với đất sét và 1, 5 mm / phút đối với cát. Việc đọc áp suất trong kích và độ lún được ghi nhận trong khoảng thời gian phù hợp không quá 3 phút.
Thử nghiệm được tiếp tục cho đến khi tải bắt đầu giảm sau khi đạt giá trị tối đa hoặc cho đến khi độ xuyên thủng ít nhất là 10% đường kính của cọc, tùy theo thời điểm nào đến sớm hơn.
Đường cong xuyên tải được vẽ từ các kết quả của thử nghiệm và khả năng chịu tải cuối cùng của cọc được lấy bằng với tải trọng:
(i) Tại điểm thất bại nếu điểm thất bại được xác định rõ là có sẵn
(ii) Khi tải đạt đến giá trị tối đa và không đổi cho độ xuyên từ 50 mm trở lên.
(iii) Khi độ xuyên thủng là 10% đường kính của cọc, cái nào sớm hơn? Hệ số an toàn 2.0 hoặc 2.5 được áp dụng để đạt được tải trọng cho phép.
Đặc điểm xây dựng của móng cọc:
Ba loại vật liệu được sử dụng để thi công cọc:
(i) Gỗ
(ii) Thép
(iii) Bê tông.
Chủ yếu là cọc bê tông được sử dụng. Cọc gỗ và thép được đúc sẵn, có diện tích mặt cắt ngang hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn và hình chữ H (chỉ dành cho thép). Cọc gỗ và thép được lắp đặt bằng cách nâng chúng ở vị trí thẳng đứng và đẩy xuống đất bằng cách sử dụng búa như trong hình 11, 22.
Cọc bê tông được lắp đặt bằng lỗ khoan trong đất hoặc bằng cách lái trực tiếp vào đất. Tùy thuộc vào phương pháp lắp đặt cọc bê tông được phân loại rộng rãi là (i) Cọc khoan nhồi (ii) Cọc khoan.
(A) Cọc khoan nhồi:
Các bước liên quan đến việc xây dựng các cọc khoan nhồi như sau:
(i) Khoan lỗ
(ii) Ổn định lỗ
(iii) Vị trí gia cố
(iv) Bê tông hóa
(i) Khoan lỗ:
Đối với cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ hoặc trung bình, máy khoan cầm tay được sử dụng để khoan trong đất dính mềm đến độ sâu giới hạn trong 4, 5 mét. Nếu độ sâu của nhàm chán vượt quá 4, 5 mét, khoan cơ học được sử dụng. Đối với cọc có đường kính lớn, các giàn khoan được lắp cơ khí được sử dụng như trong hình 11, 23.
(ii) Ổn định lỗ:
Đối với đất không tự hỗ trợ, một chất ổn định ở dạng bùn bentonite được lưu thông. Bùn bentonite đi qua thân khoan đến gốc lỗ và di chuyển lên mang theo đất bị nới lỏng. Mật độ bùn từ 10, 5 đến 12 KN / m 3 là đủ cho sự ổn định của lỗ. Bùn được tái sử dụng sau khi cho phép cắt đất lắng xuống ao.
(iii) Vị trí gia cố:
Sau khi khoan xong, lồng cốt thép được hạ xuống lỗ.
(iv) Cụ thể hóa:
Sau khi cốt thép được đặt bên trong lỗ, một bê tông dễ trộn được đổ vào lỗ với sự trợ giúp của phễu đặt ở miệng lỗ. Bê tông hóa được thực hiện bằng một kỹ thuật gọi là tremie - bê tông hóa trong đó bê tông được gửi xuống bằng một đường ống để dần dần thay thế bùn bentonite như trong hình 11.24. Chăm sóc và kỹ năng là cần thiết cho hoạt động bê tông hóa.
(B) Cọc bê tông đúc sẵn:
Cọc bê tông đúc sẵn được đúc theo chiều ngang bằng cách sử dụng cửa chớp bằng thép trong sân đúc. (Đường kính và chiều dài của các cọc như vậy được giới hạn lần lượt là 450 mm và 20 m). Shuttering được loại bỏ sau khi bê tông được thiết lập và cọc được chữa khỏi. Cọc được nâng lên từ sân đúc ở vị trí nằm ngang và được giữ thẳng đứng trước khi lái xe xuống đất bằng thiết bị lái.
Thiết bị lái xe bao gồm (hình 11, 25):
(i) Khung đóng cọc
(ii) Búa lái cọc
(a) Búa thả
(b) Búa khí nén
(c) Búa rung.
(iii) Ưu đãi:
Phụ kiện là các bộ phận được đặt giữa đầu cọc và búa để chuyển lực lái vào cọc một cách an toàn, tức là không có bất kỳ thiệt hại nào đối với đầu cọc. Hình 11.27 cho thấy các thành phần khác nhau được đặt giữa đầu cọc và búa.
(C) Cọc bê tông đúc tại chỗ:
Cọc đúc tại chỗ là những cọc trong đó tạo ra một lỗ bằng cách lái một ống thép đóng kín và sau đó bê tông cốt thép được đúc trong đó.
Các cọc này có hai loại:
(i) Cọc cọc
(ii) Cọc không đóng cọc
Nếu ống thép dẫn vào đất được lấp đầy bằng bê tông thì nó được gọi là cọc bê tông đúc tại chỗ. Nếu ống thép được rút và lỗ được lấp đầy bằng bê tông, thì nó được gọi là cọc bê tông đúc tại chỗ.
Trong trường hợp cọc đóng cọc, một ống thép mỏng cùng với trục gá trung tâm được điều khiển cùng nhau bằng cách sử dụng giàn khoan đóng cọc. Sau khi đạt đến độ sâu cần thiết, trục gá được ký hợp đồng và rút và bê tông hóa được thực hiện trong ống thép sau khi đặt lồng cốt thép. Cọc không được xây dựng bằng cách lái một vỏ bọc với một chiếc nón lá có thể tháo rời ở chân đế.
Lồng cốt thép được đặt trong vỏ và đổ bê tông. Khi tiến hành bê tông hóa, vỏ được rút ra từ từ và giày hình nón có thể tháo rời còn lại ở dưới cùng của cọc như trong hình 11, 29.
