ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG TÁC THI CÔNG KHOAN HẠ CỌC ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG KHU VỰC ĐỊA CHẤT KHÔNG THUẬN LỢI TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Kỹ thuật xây dựng Công trình ngầm
Luận án này nghiên cứu về ảnh hưởng của công tác thi công khoan hạ cọc đến sức chịu tải của cọc trong điều kiện địa chất không thuận lợi tại Thành phố Hồ Chí Minh. Việc thi công ép cọc thông thường trong khu vực này thường gặp phải nhiều hạn chế như khó khăn khi xuyên qua các lớp đất cứng, cát chặt, hiện tượng chối giả, và nguy cơ ảnh hưởng đến các công trình lân cận do lún hoặc trồi đất. Phương pháp khoan dẫn (khoan hạ cọc) được đề xuất và nghiên cứu như một giải pháp hiệu quả để giảm sức kháng của đất trong quá trình hạ cọc.
Mục tiêu của luận án là cung cấp một công cụ toán học (qua phần mềm) cho người thiết kế và thi công nhằm dự báo sức chịu tải của cọc, cũng như mức độ suy giảm sức kháng của nền đất trong quá trình hạ cọc và sức chịu tải lâu dài của cọc khi thi công ép cọc qua lỗ khoan dẫn trong điều kiện địa chất không thuận lợi tại TP. Hồ Chí Minh. Để đạt được mục tiêu này, luận án đã thực hiện đánh giá sự khác biệt giữa bài toán lý thuyết và biện pháp thi công thông qua mô phỏng và thí nghiệm, đồng thời dự báo sức chịu tải của cọc chế tạo sẵn thi công bằng phương pháp ép có khoan dẫn.
Các phương pháp nghiên cứu bao gồm việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích sự làm việc của cọc trong lỗ khoan dẫn, lập trình phần mềm PDC PileS (Pre-Drilled Compression Pile Software) và kiểm tra độ tin cậy của lời giải lý thuyết bằng thí nghiệm trong phòng và hiện trường. Luận án đã ứng dụng phương pháp hệ số Lagrangian tăng cường để giải bài toán tiếp xúc vật liệu và đề xuất hệ số suy giảm sức chịu tải của cọc khoan hạ đối với cọc ma sát.
Kết quả nghiên cứu cho thấy sự suy giảm sức chịu tải của cọc khi khoan hạ chủ yếu là do giảm sức kháng mũi cọc và một phần do giảm ma sát thân cọc. Thí nghiệm mô hình thu nhỏ và thí nghiệm cọc thực tế tại hiện trường đều chỉ ra rằng sức chịu tải của cọc có khoan dẫn đường kính bằng 0.5 lần và 0.7 lần đường kính cọc sâu gần đến mũi cọc, so với cọc không khoan dẫn, chênh nhau tương ứng 4% và 17% (mô hình) và 4% và 11% (thực tế). Phần mềm PDC PileS đã chứng minh khả năng dự tính lực ép cọc theo độ sâu cho các đường kính lỗ khoan khác nhau, với kết quả xấp xỉ và tương đồng với lời giải lý thuyết và thực nghiệm.
Nghiên cứu khẳng định phương pháp thi công khoan hạ cọc thể hiện tính ưu việt trong việc lựa chọn biện pháp thi công móng cọc cho các công trình có nền địa chất không thuận lợi, đồng thời đóng góp cơ sở khoa học để hoàn thiện hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam.