Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên

Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên Đất nước ta đang trên đà phát triển, xu thế quốc tế hóa toàn cầu hóa đã và đang diễn ra rộng...

Trang 1

Sau khi học xong môn học “Địa Chất Công Trình chuyên môn” cùng vớinhững kiến thức đã thu nhận, nhằm giúp sinh viên củng cố, nắm chắc và mởrộng kiến thức áp dụng để giải quyết những vấn đề cụ thể sau khi ra làm việctrong thực tế Nhóm chúng e được bộ môn Địa Chất Công Trình giao cho làm

đồ án môn học với đề tài:

“ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thuộc khu chung cư

phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên.”

Đồ án môn học khảo sát địa chất công trình có vai trò quan trọng nó giúpcho mỗi sinh viên:

 Củng cố những kiến thức đó học về khoa học ĐCCT và những môn học khác,đặc biệt là ĐCCT chuyên môn cho các dạng công trình khác nhau

 Nắm được các bước, cũng như biết cách bố trí, quy hoạch, luận chứng cáccông tác khảo sát cho các giai đoạn thiết kế

Trang 2

 Làm cơ sở để sinh viên việc làm đồ án tốt nghiệp sau này đạt kết quả tốt nhất.Sau một thời gian làm đồ án môn học, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sựhướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo Tô Xuân Vu giảng dạy môn Địa chấtcông trình, em đã hoàn thành đồ án với những nội dung sau:

- Mở Đầu: Sự cần thiết, ý nghĩa, mục đích, của việc làm đồ án môn học,… tên

đồ án được giao

- Chương 1: Đánh giá điều kiện ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường

Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội

Chương 2: Dự báo các vấn đề ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phườngKim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội

Chương 3: Thiết kế phương án khảo sát ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cưphường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội

- Kết luận: Thành quả đồ án đạt được, những khó khăn, thuận lợi và những kiếnnghị cần thiết

Tuy nhiên, do kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực

tế còn hạn chế nên bản đồ án này khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được

sự góp ý của các thầy cô và các bạn Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầygiáo Tô Xuân Vu cùng các thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình đã tận tìnhhướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn.!

Trang 3

CHƯƠNG I:

Đỏnh giỏ điều kiện ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim

Giang,Thanh Xuõn,Hà Nội

Khu nhà chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuõn, Hà Nội được xõy

dựng trờn diện tớch mặt bằng khoảng 29000m2 Quy mụ nhà khỏc nhau, nhà thấpnhất cú quy mụ 2 tầng, nhà cao nhất cú quy mụ 15 tầng Trong giai đoạn nghiờncứu thiết kế cơ sở, đó thu thập đầy đủ tài liệu thụng tin từ nguồn tài liệu đó cụng

bố, giai đoạn này cụng tỏc khảo sỏt ĐCCT sơ lược và khảo sỏt ĐCCT sơ bộ đó được tiến hành Từ đú đó lập được sơ bộ tài liệu thực tế của khu vực gồm: Sơ đồ

bố trớ mặt bằng, Tài liệu khoan khảo sỏt địa chất cụng trỡnh sơ bộ

Dựa vào cụng tỏc khảo sỏt thu thập được, chỳng tụi tiến hành đỏnh giỏ điềukiện địa chất cụng trỡnh khu vực khảo sỏt như sau:

I Vị trí, địa hình khu vực khảo sát:

Dựa vào sơ đồ tài liệu thực tế khảo sỏt ĐCCT sơ bộ ta thấy, cụng trỡnhxõy dựng thuộc khu Chung cư phường Kim Giang, quận Thanh Xuõn, Hà Nội.Địa hỡnh khu xõy dựng đó được san lấp khỏ bằng phẳng, độ chờnh cao khụngđỏng kể, dao động trong khoảng 0,0 đến 0,1 m Cao độ trung bỡnh +6.05m

1.Địa tầng và tớnh chất cơ lý của đất:

Theo kết quả khoan khảo sỏt ĐCCT sơ bộ cho biết địa tầng gồm 8 lớp

phõn bố từ trờn xuống như sau:

Lớp 1:Đất lấp

Lớp đất lấp (1), được hỡnh thành trong quỏ trỡnh san lấp tạo mặt bằng xõy dựng Phớa trờn là lớp sột pha, sột lẫn gạch vụn ,phế thải xõy dựng, thành phần hỗn tạp trạng thỏi khụng đều, chiều dày trung bỡnh của lớp là 1,4m

Lớp này phõn bố ngay trờn mặt nú khụng cú ý nghĩa về mặt xõy dựng nờnkhụng tiến hành lỏy mẫu thớ nghiệm

Lớp 2: sột pha màu nõu, nõu gụ, trạng thỏi dẻo cứng

Lớp 2 nằm phớa dưới lớp 1, gặp ở cả 5 hố khoan tại cỏc độ sõu 1,5m(HK1),

1,5m(HK2), 1,3m(HK3), 1,4m(HK4) và 1,3m(HK5) Bề dày lớp thay đổi từ 2,2 đến 2,9m Thành phần là sột pha màu nõu, nõu gụ, trạng thỏi dẻo cứng Chiều dày trung bỡnh của lớp là 2.46m

Bảng chỉ tiờu cơ lớ lớp 2 :

STT Cỏc chỉ tiờu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị TB

Trang 4

1 Độ ẩm tự nhiên w % 21,2

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3

1,9

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ+ Dc],

Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;

với φ = 150 26’ A = 0,28 ; B = 2,4 ; D = 4,8;

Thay số ta có: R0 = 1,6(kG/cm2)

Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm

Lớp 3 nằm phía dưới lớp 2, nằm ở độ sâu 4,1m(HK1), 3,7m(HK2),

4,2m(HK3), 3,7m(HK4), 3,6m(HK5) Bề dày lớp thay đổi từ 2,3 đến 5,5m

Thành phần là sét pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm Chiều dày

trung bình của lớp : 3,58m

Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 3 :

Trang 5

Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;

với φ = 100 48’ A = 0,21 ; B = 1,90 ; D = 4,31;

Lớp 4: Sét pha màu nâu xám, nâu gụ, trạng thái dẻo chảy

Lớp 4 nằm phía dưới lớp 3, chỉ gặp ở 2 hố khoan 4 và 5 tại các độ sâu

6m(HK4), 6,5m(HK5) Bề dày lớp thay đổi từ 1,4 đến 2,2m Thành phần là sét pha màu nâu xám, nâu gụ, trạng thái dẻo chảy Chiều dày trung bình của lớp là 2,2m

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ+ Dc]

Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;

với φ = 80 25’ A = 0,15 ; B = 1,58 ; D = 3,95;

Lớp 5: Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám ghi, xám đen

Trang 6

Lớp 5 nằm phía dưới lớp 4, nằm ở độ sâu 8m(HK1), 9,2m(HK2),

Thành phần là bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám ghi, xám đen Chiều dày trung

bình của lớp: 32,52

Thay số ta có: E0 = 10,4 (kG/cm2)

Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;

với φ = 50 06’

A = 0,08 ; B = 1,32 ; D = 3,61;

Lớp 6: Sét màu nâu vàng, đỏ, xám xanh loang lổ, trạng thái dẻo cứng

Lớp 6 nằm phía dưới lớp 5, nằm ở độ sâu 41m(HK1), 39,5m(HK2),

40,2m(HK3), 41,2m(HK4), 41,5m(HK5) Bề dày thay đổi từ 1,2 đến 1,8m

Thành phần là sét màu nâu vàng, đỏ, xám xanh loang lổ, trạng thái dẻo cứng Chiều dày trung bình của lớp : 1,65m

Trang 7

Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;

với φ = 140 25’ A = 0,26 ; B = 2,17 ; D = 4,69;

Thay số ta có: R0 = 1,67 (kG/cm2)

Lớp 7: Cát hạt nhỏ màu nâu xám xanh, trạng thái chặt

Lớp 7 nằm phía dưới lớp 6, nằm ở độ sâu 42,2m(HK1), 42m(HK2),

Thành phần là cát hạt nhỏ màu nâu xám xanh, trạng thái chặt Chiều dày trung bình của lớp: 1,28m.

THÀNH PHẦN HẠT

Khối lượngrieng

Gãc

ma s¸ttrong

M«đuntổng biến dạng

Sức chịu tải quy ước

Lớp 8: Cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, nâu, trạng thái rất chặt.

Lớp 8 nằm phía dưới lớp 7, nằm ở độ sâu 43,2m(HK1), 43,5m(HK2),

Trang 8

Thành phần là cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, nâu, trạng thái rất chặt Chiều dàytrung bình của lớp: 6,58m

lượngriêng

Góc

ma sát trong

Mod

un tổng biến dạng

Sức chịu tải qui ước

0,25

0,1-0,05-0,1

2.Đặc điểm địa chất thuỷ văn :

Mực nước dưới đất tồn tại trong lớp đất lấp Mực nước nằm nông, cách mặt đất từ 1,0 đến 1,2m.Ngoài ra, nước dưới đất tồn tại khá phong phú trong cáclớp đất rời Nguồn cung cấp chính là nước mưa, nước mặt và nước sinh hoạt Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ chưa lấy mẫu nước để phân tích thành phần hoá học của nước

3.Các hiện tượng địa chất động lực công trình:

3.1.Hiện tượng sụt lún mặt đất.

Khu vực thành phố Hà Nội là nơi bơm hút nước sử dụng sinh hoạt tương đối lớn, điều đó sễ dẫn đến sự phát triển những quá trình và các hiện tượng địa chất khác nhau Trong tương lai sẽ dẫn đến hiện tượng hạ thấp mực nước

ngầm, làm tăng chiều dày đới thông khí ,đất biến đổi dần các trạng thái vật lý của chúng, làm đất cố kết nhanh hơn và cuối cùng là bị sụt lún mặt đất Vì vậychúng ta phải có biện pháp khai thác nguồn nước cũng như quan trắc thường xuyên để đảm bảo ổn định nguồn nước

3.2.Hiện tượng trượt.

Do đất nền cấu tạo bởi các lớp đất yếu, bên cạnh đó đặc trưng kỹ thuật

của các lớp đất lại khác nhau, nhất là biến đổi về chiều dày nên sẽ tồn tại

những mặt trượt Vì vậy có thể sẽ xảy ra trượt sâu

Nhận xét:

Trang 9

Từ những đánh giá ĐCCT ở trên cho thấy cấu trúc nền đất ở vị trí xây

dựng công trình có đặc điểm chủ yếu sau:

- Lớp 1 là đất lấp có thành phần trạng thái không đồng nhất

- Lớp 2 lớp đất tốt, có sức chịu tải lớn, biến dạng nhỏ nhưng chiều dày

nhỏ, cần chú ý khi phải chọn giải pháp móng công trình

- Lớp 3 và 4, có sức chịu tải và biến dạng trung bình, phù hợp với công trình có tải trọng vừa và nhỏ

- Lớp 5 là lớp đất yếu, chiều dày rất lớn, có sức chịu tải nhỏ, biến dạng lớn không phù hợp với công trình có tải trọng vừa và lớn

- Lớp 6 lớp đất tốt, có sức chịu tải lớn, biến dạng nhỏ nhưng chiều dày

nhỏ

- Lớp 7 là lớp cát hạt nhỏ, trạng thái chặt, nhưng chiều dày rất nhỏ

- Lớp 8 là lớp cuội sỏi lẫn cát, trạng thái rất chặt, rất phù hợp với công

trình lớn

Trang 10

CHƯƠNG II

DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Vấn đề địa chất công trình là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định, phátsinh trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Do đó các vấn đề địa chấtcông trình không những phụ thuộc vào điều kiện địa chất tự nhiên mà còn phụthuộc mục đích xây dựng Tùy thuộc vào đặc điểm địa chất mỗi loại công trìnhkhác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đề địa chất công trình khác nhau Vì vậyviệc nghiên cứu các vấn đề địa chất công trình có ý nghĩa rất quan trọng chophép chúng ta dự báo những bất lợi có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng côngtrình Từ đó đề ra các giải pháp hợp lý bảo đảm công trình ổn định và kinh tế Công trình : Nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân,

Hà Nội với quy mô 10 tầng (400 T/trụ) đã được tiến hành khảo sát địa chấttrong giai đoạn sơ bộ với 1 hố khoan Theo kết quả đánh giá ĐCCT khu đất xâydựng có cấu trúc đất nền gồm 8 lớp đất như đã nêu trên

Với cấu trúc nền như vậy khi xây dựng công trình có thể phát sinh nhữngvấn đề địa chất như sau:

+ Vấn đề sức chịu tải của đất nền

+ Vấn đề biến dạng lún của nền đất

+ Vấn đề nước chảy vào hố móng

Như vậy vấn đề dự báo về ĐCCT khu nhà A4 được dự báo cụ thể các vấn

đề sau:

Trang 11

I.Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền.

Với quy mô, tải trọng thiết kế lớn, tại vị trí xây dựng công trình có cấu trúcđất nền chủ yếu là lớp bùn sét có chiều dày rất lớn, sức chịu tải nhỏ Đối với tảitrọng 400T/trụ của nhà A4 nếu đặt móng nông sẽ xảy ra hiện tượng lún mạnhgây ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình

Do đó phương án móng cọc khoan nhồi cho công trình là hợp lý nhất, vì

nó sẽ giải quyết được vấn đề sức chịu tải của đất nền, đảm bảo điều kiện ổnđịnh, vấn đề lún của công trình và điều kiện thi công

Qua đó ta thấy: Đối với khu nhà10 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 400T/trụ)thì các lớp đất phía trên đều không chịu được tải trọng của công trình, hoặc làchiều dày lớp không lớn Nhưng lớp 8 là lớp tương đối tốt có thể chịu được tảitrọng của công trình Căn cứ vào đặc điểm và đặc tính cơ lý của các lớp đấtcũng như đặc điểm và quy mô công trình, tôi dự kiến thiết kế móng cọc khoannhồi cho nhà 10 tầng Mũi cọc đặt trên lớp cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, trạngthái rất chặt

1 Chọn chiều sâu đặt móng

Mũi cọc được thiết kế nằm trong lớp 8, có Môđun tổng biến dạng E0 =

500 kG/cm2 và sức chịu tải quy ước R0 = 4 kG/cm2, đủ điều kiện về ổn địnhcũng như sức chịu tải của móng Căn cứ vào cấu trúc nền khu vực nghiên cứu

và tải trọng công trình 400T/trụ, điều kiện thi công, kết cấu khung chịu lực, tôichọn loại cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đổ tại chỗ, tiết diện trụ đặc,đườngkính cọc 60 cm, với cốt thép dọc trục 10 thanh  22 loạithép CT5, thép đai  8thép trơn, mác bê tông làm cọc là mác 300# Ta chọn đài cọc là đài thấp, chiềusâu đáy đài là 2,0 m kể từ nền tự nhiên, đỉnh đài nằm dưới mặt đất 0,5m, nhưvậy chiều cao của đài Hđ= 1,5 m, cọc ngàm vào đài một đoạn 0,3 m, như vậychiều dài của cọc sơ bộ là L = 48,3m

2 Tính toán sức chịu tải của cọc :

Trang 12

Việc xác định sức chịu tải của cọc có nhiều phương pháp Nhưng ở đây ta

sử dụng hai phương pháp là: Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

và theo sức chịu tải của đất nền

 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

 Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vimỗi lớp đất mà cọc đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trêndiện tích tiết diện ngang của cọc Sức chịu tải của cọc được xác định theo côngthức: pdn =0,7m(12 U (i li) +3F.R),

Trong đó:

- m: hệ số điều kiện làm việc, trong trường hợp này lấy m = 0,85;

Trang 13

- 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương phỏp hạ cọc đến ma sỏt giữa đất

và cọc lấy theo bảng (3.2) ta được 1 = 1;

- 2 : hệ số kể đến ma sỏt giữa đất và cọc, lấy theo bảng ta được 2 = 1;

- 3 : hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chõn cọc đến sức chịu tải của nềnđất ở mũi cọc (lớp bờn), xỏc định theo bảng 3.4 sỏch nền múng 3 = 1

- li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyờn qua;

-i : ma sỏt bờn của lớp đất thứ i ở mặt bờn của thõn cọc, giỏ trị i đượctrỡnh bầy theo như sau:

So sỏnh PVL và PĐN ta lấy sức chịu tải tớnh toỏn cho cọc là giỏ trị nhỏ nhất

Vậy sức chịu tải tớnh toỏn của cọc là Ptt = 299 (T)

* Xỏc định sơ bộ kớch thước đài cọc.

Theo thiết kế, tải trọng tỏc dụng lờn cọc là: ptc =400T/ trụ Theo tiêu

chuẩn TCXD 45 - 78 thì khoảng cách giữa 2 tim cọc gần nhất phải thoả mãn

điều kiện 3d  C  5d, với d là đờng kính cọc, d = 0,6 m Trong trờng hợp này

ta chọn khoảng cách giữa 2 tim cọc là C = 3d = 1,8m

Trang 14

ứng suất trung bình dới đáy móng là :

tb =ptt / (3d) 2 = 299/1.82 = 92,28 T/m2

Diện tích sơ bộ của đáy đài đợc xác định nh sau:

* .

tc sb

Ntc : Tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống đài cọc, Ntc = 400 T;

TB: Trọng lượng thể tớch bỡnh quõn của đài và đất trờn đài,

ta chọn TB = 2,2(T/m3);

hd : Chiều sâu đặt đáy đài hd = 2,0 m;

Thay vào công thức (II-2) ta có:

tt

G P

(II-3) Trong đó:

 - Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hởng của tải trọng ngang và mômen, lấy từ 1,2  1,5, lấy  = 1,5;

Ntc - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đài cọc, Ntc = 400T;

G - Trọng lợng đài và phần đất trên đài tính theo công thức:

G = Fsb * γtb *hd (II-4)

Trong đó:

hd - Chiều sâu đáy đài, hd = 2,0m;

tb - Khối lợng thể tích trung bình của đài và đất trên đài, tb = 2,2T/m3;

Fsb - Diện tích sơ bộ của đài, Fsb = 4,55 m2;

Thay số vào công thức (II-4) ta đợc:

G = 4,55.2.2,2 = 20,02 TThay số vào công thức (II-3) ta có:

nc > 1,5.(400+20,02)/299 = 2,10 cọc

Để đảm bảo cho các cọc làm việc một cách an toàn ta lấy nc =3 cọc

Trang 15

* Sơ đồ bố trí cọc trong đài

Trang 16

* Kiểm tra lực tác dụng lên cọc

Lực tác dụng lên cọc phải thoả mãn điều kiện sau:

* Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc

Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đấtgiữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụthuộc vào góc mở  trong đó  đươc tính theo công thức :

 được tính theo công thức :  =

l : Là chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc,

Thay các giá trị vào công thức ta có:

Trang 17

=> Fqu = (4,36)2 =19,00(m2)

* Ap lực thực tế trung bình dưới đáy móng khối

Để kiểm tra cường độ đất nền ở mũi cọc, ta coi đài cọc, cọc và phần đất xung quanh cọc là khối móng quy ước được giới hạn bởi :  = 1056’ Khi đó tảitrọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là:

q : khối lượng thể tích của khối móng quy ước q = 2,2 (T/m2);

hq : chiều sâu của móng khối quy ước, kể từ mặt đất đến mũi cọc là:

m1 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền, m1 = 1;

m2 : hệ số điều kiện làm việc của công trình, m2 = 1;

Ktc : hệ số tin cậy phụ thuộc vào phơng pháp thí nghiệm, Ktc = 1;

γ1 : khối lượng thể tích trung bình của lớp đất dưới đáy cọc(γ1 = 2,2T/m3);

γ2 : khối lượng thể tính trung bình của đất trên đáy cọc (γ2 = 1,9T/m3);

b : chiều rộng móng quy ước: b = 4,36 (m);

h : chiều sâu móng quy ước: h = 50 (m );

Trang 18

c : lực dính của đất dưới đáy móng khối quy ước, c = 0 T/m2;

A,B,D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong củađất với  =400, tra bảng ta có: