Công nghệ móng cọc
～Phương pháp vít cọc ống
(Cọc vít)
Nippon
pp Steel Corporation
p
Nippon Steel Engineering Co.Ltd.

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

1


Piling Methods
Đóng bằng búa xung kích

1. Sản phẩm cọc ống

Rung cọc
RS--Plus
RS
Pl

2. Phương pháp hạ cọc

Vít cọc
NS--ECO (Screw Pile)
NS

Gyro--Press
Gyro

3. Pilee Structures
S uc u es

Khoan
TN--X method
TN
GANTETSU--PILE
GANTETSU

4 Durability
D rabilit for pipe piles
4.

TB--PILE
TB
Phụ
ụ kiện
ệ
RakuniKan
SLP

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

2



Phương pháp vít cọc

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

3


Cọc vít
ắ ốc
ố
“NS Eco-pile” là cọc thép có cánh dạng xoắn
được hàn vào mũi cọc, dễ thi công, sức chịu tải cao,
sức kháng kéo lớn.

NS Ecopile

Tubular
pile

Blade
edge
Wing

Đường kính cọc (Dp)


từ 100 đến 1600 mm

Bề dày vách cọc (t)

Từ 6 đến 28 mm

Đường kính cánh (Dw)

Từ 1.5 Dp đến 2.5 Dp (Dw <2400 mm)

ộ sâu tối đa
Độ

70 m hoặc
ặ 130Dp

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

4


Cọc vít
Q trình
Quy
ì h thi
hi công
ô


Reaction force
Thiết bị vít cọc tự hành
Máy vít cọc loại lớn

Soil Flow

Drive force
for installation

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

5


Giảm thiểu ảnh hưởng đến kết cấu móng lân cận

Khu vực mũi cọc

Cọc vít
Dạng ống, đường kính ４０mm
Đường kính vít ４０mm

Mũi cọc

Thùng cát thí nghiệm
6

© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

Lực nén

Construction Materials & Products Division
10th March 2011 for HCMC

Vùngg Ảnh hưởngg


Đặc tính của cọc

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

7


Đặc tính của cọc vít
Ph
Phương
pháp
há thô
thông thường
th ờ
◆ ĐÓNG CỌC→ RUNG VÀ ỒN
◆KHOAN CỌC
→ ĐÀO BỎ ĐẤT, LOẠI BỎ DUNG DỊCH KHOAN


CỌC VÍT
VÍT CỌC VÀO ĐẤT
①ĐỘ RUNG VÀ ỒN THẤP
②KHÔNG CÓ ĐẤT THẢI
③SỨC KHÁNG MŨI CAO
(SỨC KHÁNG NHỔ CAO)
④DỄ THÁO BỎ CỌC
3

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


SO SÁNH SỨC KHÁNG MŨI CỌC
CỌC XUYÊN VÀO LỚP CÁT CHỊU LỰC 1.0Dp
14000
回転杭 VÍT)
(CỌC

極限
限先端支持
持力　（ｋN
N)

12000
10000


鋼管ソイルセメント杭

8000

(CỌC ĐÓNG)
中掘り杭、打込み杭
プレボーリング杭

6000
4000

CỌC
KHOAN NHỒI
場所打ち杭

2000
0
20

30

40

50

N値

ĐƯỜNG
KÍNH
CỌC

Dp=1000
60
70
80
SCREW PILE：Dw/Dp
PILE：Dw/Dp=1
1.55

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

21


22

So sánh lực ma sát hông
TRONG LỚP
Ớ CÁT
Á
1000

最
最大周面摩
摩擦力　(k N/m)

鋼管ソイルセメント杭
800


CỌC
Ọ KHOAN NHỒI
場所打ち杭
600
プレボーリング杭
400

回転杭、中掘り杭、打込み杭

CỌC VÍT, CỌC ĐÓNG

200

0
0

10

20

30

Ｎ値

40

50

60


ĐƯỜNG KÍNH CỌC Dp=1000
SCREW PILE：Dw/Dp=1.5

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


MÁY THI CÔNG

THIẾT BỊ VÍT CỌC
TỰ HÀNH LỚN
7
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

THIẾT BỊ VÍT CỌC

Construction Materials & Products Division
10th March 2011 for HCMC


THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẬT HẸP

KHÔNG CẦN CÁC THÙNG CHỨA BÙN HAY CHỖ ĐỂ
ĐẤT THẢI RA TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
8
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.


Construction Materials & Products Division
10th March 2011 for HCMC


CÁC ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG
【狭隘地施工】(KHÔNG GIAN CHẬT HẸP)
【上空制限】
(HẠN CHẾ PHÍA TRÊN)

【近接施工】
(GẦN CÁC KẾT CẤU KHÁC)

【斜杭施工】(CỌC XIÊN)

【丘陵地施工】(GẦN MÁI DỐC

11

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


DỄ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG
QUẢN LÝ TH CÔNG
CAO ĐỘ THỰC

CAO ĐỘ THIẾT KẾ


Control system
Lực xoắn

Dep
pth (m)

Pile tip
p depth (m)

Chiều sâu hạ cọc

Tầng chịu lực

SPT N-value

Lực hạ cọc
Tốc độ cao/thấp
Chiều lên/ xuống

Tầng chịu lực

Tương quan

Torque (tonf m)
Construction Materials & Products Division

© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


14


Các đặc điểmcủacọc vít(NSvít(NS-ECO PILE)
DỄ THI CÔNG
Phương pháp hạ cọc thân thiện với môi trường
(không có đất phế thải, ít tiếng ồn và rung chấn)
chấn)
Khả năng làm việc tốt (sức chịu tải & sức kháng nhổ
nhổ))
Tái sử dụng (tháo cọc bằng cách vít ngược)
ngược)
Cọc xiên (xuyên thẳng rất tốt)
tốt)
THỜI GIAN THI CÔNG NGẮN(không có bê tông,
tông xi măng)
Thích hợp khi thi công trong không gian hạn chế
Dễ kiểm soát chất lượng
Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

15


VẬT LIỆU

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.


10th March 2011 for HCMC

16


Vật liệu cho cọc ống thép (có chỉ dẫn kỹ thuật)
•

JIS A5525 (Japanese Industrial Standards)

*Guage
Guage Length 50mm

Chemical Compound (%)
C
Max

Si

Mn

Max Max

Mechanical Properties

P

S
Max


Cường độ
chịu
hị kéo
ké
nhỏ nhất(Mpa)

Ưs giới hạn
chảy
hả bé nhất
hất
(MPa)

Độ giãn
dài min
i (*)
(%)

Max

SKK400 0.25

-

-

0.040

0.040


400

235

18

SKK490 0.18

0.55

1.65

0.035

0.035

490

315

18

Tương đương với JIS
• ASTM A252 (American
(A
i
Society
S i for
f Testing
T i andd Materials)

M
i l)
Chemical Compound (%)
C
Max

Si

Mn

Max Max

**Guage Length 50.8mm

Mechanical Properties

P

S
Max

Cườngg độ
ộ
chịu kéo
nhỏ nhất(Mpa)

Ưs ggiới hạn
ạ
chảy bé nhất
(MPa)


Độộ giãn
g
dài min(**)
(%)

Max

Cấp 2

-

-

-

0 050
0.050

-

415

240

25

Cấp 3

-


-

-

0.050

-

455

310

20

Cọc ống thép theo cả 2 chỉ dẫn kỹ thuật trên đều có thể sản xuất trong nước (Nhật)
Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

17


Phương pháp thiết kế móng cọc của Nhật

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


18


Cơ bản về thiết kế cọc ống thép trong tiêu chuẩn
Nhật Bản
SPP được thiết kế thỏa mãn các điều kiện khống chế sau
①Phản lực lớn nhất tại đầu cọc ≦ Khả năng chịu tải đất nền
②Ứng suất lớn nhất trong cọc ≦ Ứng suất cho phép

③Chuyển vị lớn nhất ≦ Chuyển vị cho phép

①sức chịu
ị tải

②Cườngg độ

③Chuyển
y vịị
δ

Phản lực R

Chuyển vị
ngang hoặc
góc xoay

Stress σ
Sức chịu tải
cho phép Ra


R≦ Ra

σ a：
Ứngg suất cho
phép

δ≦ δ a

σ≦
≦ σa
Construction Materials & Products Division

© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

δ a：
Ch ể vịị cho
Chuyển
h
phép

10th March 2011 for HCMC

19


Mô hình tính toán (Mô hình khung cứng)

V0


ｋＶ
○Khả

năng chịu
lực thẳng đứng

○

H0

ｋＨ

M0

○ Phản

lực ngang ở mặt trước

bệ

ｋＨ
○ Phản lực ngang của đất

Cọc ống thép

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


20


Hệ số độ cứng thẳng đứng của cọc ống thép

K v  aA p E p / L
a:Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào phương pháp thi công
Ap:Tiết diện tĩnh của cọc
Ep:Môđun đàn hồi
ồ của cọc
L:Chiều dài cọc

Phương pháp thi công

a’s value

Hạ cọc bằng búa xung kích

0.014(L/D)+0.72

H cọc bằ
Hạ
bằng bú
búa rung

0 017(L/D) 0 014
0.017(L/D)-0.014

Khoan cọc


0.010(L/D)+0.36

Cọc liên hợp (Cọc ống thép & ximăng đất)

0.040(L/D)+0.15

Cọc vít(cánh cọc gấp 1.5 thân cọc)

0.013(L/D)+0.54

Cọc vít(cánh cọc gấp 2.0 thân cọc)

0.010(L/D)+0.36

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

21


Hệ số phản lực nền theo phương ngang
Ứ suất
Ứng
ấ đất
đấ nền
ề p

Hệ số

ố phản lực
nền k

k

Hệ số phản lực nền theo phương ngang:

B 
k H  k Ho  H 
 0 .3 

3 / 4

(kN / m 3 )

Hệ số phản lực nền qua thí nghiệm gối bản thép

1
1
kH 0 
 E0 
  2800 N
0.3
0 .3
Bề rộng chịu tải tương đương h(m）
BH  D / 
Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC


p



Biến dạng δ
Giá trị đặc trưng （m-1）

kH D

4EI
4

22


Sức chịu tải giới hạn của cọc vít

Ru  qd  Aw  U   Li f i

Sức chịu tải giới hạn =
Sức chịu tải mũi cọc ＋ma sát bề mặt

q d : Cường độ sức kháng mũi(kN/m2)
Cát

Sỏi pha cát

135N<6750


150N<7500

2.0 lần độ lớn của
100N<5000
(N：Trị
lưỡi số SPT của đất dưới mũi cọc)

150N<7500

11.5
5 lần độ lớn của
lưỡi

Ma sát hông

ệ tích
c nhôô ra của
củ lưỡi[=(π/4)・(D
ưỡ [ (π/ ) ( w2－Dwi2)]
A w : Diện

Sức kháng
mũi

Dw: Đường kính ngoài của lưỡi
Dwi: Đường kính trong của lưỡi

（ Chiều sâu xuyên vào tầng chịu lực lớn hơn 1Dw[Dw: Đường kính ngoài của lưỡi]）
Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.


10th March 2011 for HCMC

23


Sức chịu tải giới hạn của cọc vít

Ru  qd  Aw  U   Li f i
Sức chịu tải giới hạn =
Sức chịu tải mũi cọc+Ma sát mặt
U
L
f

Chu
h vi cọc
Chiều dày lớp đất
Lực ma sát mặt lơn nhất(kN/m2)

Ma sát hông

Cát

Sét

Cọc đóng

2Ｎ（≦100）


c or 10N(≦150)

C vít
Cọc
ít

2Ｎ（≦100）

c or 10N(≦150)

Cọc khoan
nhồi

5Ｎ（≦200）

c or 10N(≦150)

Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

Sức kháng
mũi

24


Sức chịu tải cho phép


Ra 


n

Ra

Ru  Ws   Ws  W

Ra ：Khả năng chịu tải cho phép（kN）
Cọc chống
n ：Hệ số an toàn

Cọc ma sát

Bình thường

３

４

Động đất

２

３

γ ：Hệ số điều chỉnh
γ


Không thí nghiệm chịu
tải

Thí nghiệm chịu tải

１．０

１．２

Ru ： Khả năng chịu tải giới hạn do cường độ đất
ấ （kN）
Ws ：Trọng lượng phần đất bị thay thế bởi cọc(kN）
W ：Trọng lượng cọc và đất trong cọc（kN）
Construction Materials & Products Division
© 2011 Nippon Steel Corporation. All Rights Reserved.

10th March 2011 for HCMC

25