Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp gia cường đất nền sử dụng móng nêm

MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu Khi giải pháp móng nông trên nền tự nhiên như móng đơn, băng, móng bè cho xây dựng công trình không khả thi do điều kiện đất nền, lúc đó đặt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

LÊ HIỆP TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐẤT NỀN

SỬ DỤNG MÓNG NÊM STUDYING LAND REINFORCED SOLUTION USE

WEDGE FOUNDATION

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng

Mã số: 8 58 02 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Phán

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Trọng Nghĩa

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Anh Tuấn

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 06 tháng 08 năm 2021 (trực tuyến)

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch: PGS.TS Lê Bá Vinh

2 Thư ký: TS Lại Văn Qúy

3 Phản biện 1: TS Lê Trọng Nghĩa

4 Phản biện 2: TS Nguyễn Anh Tuấn

5 Ủy viên: THS Nguyễn Phúc Bình An

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS TS LÊ BÁ VINH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 15/10/1970 Nơi sinh: Hà Nam

I TÊN ĐỀ TÀI

“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐẤT NỀN SỬ DỤNG MÓNG NÊM”

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Cơ sở lý thuyết hình thành giải pháp móng nêm;

2 Khảo sát cơ sở lý thuyết thông qua thực nghiệm hiện trường;

3 Phân tích kết quả thực nghiệm trên cơ sở lý thuyết của giải pháp, tiêu chuẩn TCVN 9362- 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;

4 Ứng dụng móng nêm cho công trình trên nền đất yếu tải trọng nhỏ và vừa xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/02/2021

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/06/2021

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS VÕ PHÁN, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, cung cấp cho tôi kiến thức quý báu trong quá trình học tập, nghiên cứu và để hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Bá Vinh, PGS TS Bùi Trường Sơn,

TS Lê Trọng Nghĩa, PGS TS Trần Tuấn Anh, TS Đỗ Thanh Hải với tâm huyết của mình các thầy đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tôi trong học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho tôi những tài liệu cần thiết

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô, Anh Chị cán bộ của Phòng Quản lý Khoa học – Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình đã qua

Xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia đình, bạn bè lòng biết ơn sâu sắc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

Lê Hiệp Tuấn

MỤC LỤC

MỤC LỤC: i

DANH MỤC BẢNG BIỂU: iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH: v

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT: vii

MỞ ĐẦU ………1

1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

1.5 Dự kiến kết quả nghiên cứu 3

1.6 Hạn chế của đề tài 3

NỘI DUNG LUẬN VĂN 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC NÊM VÀ MÓNG TOP-BASE TIỀN THÂN CỦA MÓNG NÊM 4

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển móng cọc nêm và móng top-base: 4

1.1.1 Các công trình nghiên cứu trong khu vực và trên thế giới: 4

1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong nước 9

1.2 Đánh giá các công trình nghiên cứu 12

1.3 Nhận xét chung: 15

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÓNG NÊM 16

2.1 Giải pháp móng nêm của học viên: 16

2.2 Nguyên lý làm việc móng nêm: 17

2.2.1 Đặc tính gia tăng diện truyền tải của móng nêm theo nguyên lý truyền ứng suất trong vật rắn có chiều dày hữu hạn: 17

2.2.2 Đặc tính tự gia tăng diện truyền tải do yếu tố hình dạng nêm: 18

2.2.3 Đặc tính tiêu giảm áp lực do hình dạng nêm: 19

2.2.4 Đặc tính gia tăng độ cố kết của nền khi móng nêm đặt trên nền đất yếu: 20

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG MÓNG NÊM VÀ ĐÁNH GIÁ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CỦA GIẢI PHÁP MÓNG NÊM DỰA TRÊN KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 22

3.1 Chuẩn bị thí nghiệm hiện trường, mô tả chung: 22

3.1.1 Cơ sở của phương pháp thực nghiệm hiện trường móng nêm: 22

3.1.2 Địa điểm thí nghiệm 24

3.1.3 Khảo sát điều kiện địa chất nơi thực nghiệm; 25

3.1.4 Thi công móng nêm và dàn chất tải cho thí nghiệm: 26

3.1.5 Thiết bị thí nghiệm: 29

3.1.6 Tiến hành thí nghiệm: 29

3.2 Kết quả thí nghiệm móng nêm, biểu đồ quan hệ tương quan độ lún áp lực, độ lún theo thời gian: 31

3.3 Phân tích kết quả: 32

3.3.1 Theo số liệu và biểu đồ thu được: 32

3.3.2 Theo TCVN 9362-2012: 33

3.4 Kết luận chương 3: 38

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG MÓNG NÊM CHO CÔNG TRÌNH TẢI TRỌNG NHỎ VÀ VỪA XÃ HIỆP PHƯỚC, HUYỆN NHÀ BÈ, TP.HỒ CHÍ MINH 40

4.1 Ứng dụng móng nêm cho công trình tải trọng nhỏ và vừa xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, tp Hồ Chí Minh 40

4.1.1 Khảo sát bài toán sự gia tăng sức chịu tải của móng nêm trên cơ sở lý thuyết luận văn từ đó đưa ra quy trình tính toán áp dụng trong thực tế 42

4.1.2 Áp dụng tính toán thiết kế: 42

4.2 Thi công móng nêm - quy trình thi công: 46

4.2.1 Công tác đào đất: 46

4.2.2 Công tác lắp đặt coppha nêm: 47

4.2.3 Đổ bê tông các nêm cấy thép neo: 48

4.2.4 Chèn đá dăm: 49

4.2.5 Liên kết các nêm: 49

4.2.6 Thi công kết cấu móng kết hợp trên móng nêm 50

CHƯƠNG5 KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ: 52

5.1 KẾT LUẬN: 52

5.2 KIẾN NGHỊ: 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 54

PHỤ LỤC: 56

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: So sánh kết quả tính sức chịu tải cọc nêm P trong đất á-sét[6]; 13

Bảng 1.2: Bảng tra sử dụng top-base tham khảo chỉ số xuyên tiêu chuẩn N[5]; 14

Bảng 1.3: So sánh hiệu quả khi áp dụng móng top-base với móng cọc [15] 15

Bảng 3.1: Bảng Chỉ tiêu cơ lý lớp đất 1A: 26

Bảng 3.2: Bảng kết quả áp lực phụ thêm: 37

Bảng 3.3: Bảng kết quả tính lún: 38 Bảng 3.4: Hệ số rỗng e được loại suy từ kết quả khảo sát địa chất tại vị trí tính lún: 38

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Một loại cọc nêm chiều dài l=1.6m 4

Hình 1.2: Sơ đồ móng cọc nêm với đất nền 5

Hình 1.3: Cấu tạo một top-block Ф500 6

Hình 1.4: Mặt cắt móng top-base một lớp 7

Hình 1.5: Bãi chữa container ở Kwangyang 8

Hình 1.6: Cống lộ hộp tại đại Iksan 8

Hình 1.7: Tường chắn đất ở Busan 9

Hình 1.8: Khách sạn 12 tầng, Lò Sũ, Hà Nội 11

Hình 1.9: Khách sạn Phù Đổng, Thanh Hóa cao 11 tầng 11

Hình 2.1: Kích thước một nêm Ф500 16

Hình 2.2: Mặt cắt móng nêm một lớp 17

Hình 2.3: Cơ chế gia tăng diện truyền tải của móng nêm 18

Hình 2.4: Số lượng nêm Ф500 dưới móng kết hợp (1x1)m 19

Hình 2.5: Cơ chế truyền áp lực trên bề mặt nêm 19

Hình 2.6: Cơ chế áp triệt tiêu lực ngang trong móng nêm 20

Hình 2.7: Minh họa cơ chế biên thoát nước của móng nêm 21

Hình 3.1: Đường Phan Văn Bảy, xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, Tp Hồ Chí Minh 24

Hình 3.2: Khảo sát địa chất hiện trường 25

Hình 3.3: Hố móng được đào kích thước 4x4m, sâu 1.5m; 27

Hình 3.4: Thi công tổ hợp coppha móng nêm và lắp đặt vào hố móng; 27

Hình 3.5: Đổ bê tông cho các nêm và chèn đá răm quanh nêm; 28

Hình 3.6: Thi công dàn chất tải bê tông cốt thép, chất tải thí nghiệm; 28

Hình 3.7: Các hình ảnh thí nghiệm gia tải và quan trắc 30

Hình 3.8: Biểu đồ độ lún theo thời gian: 31

Hình 3.9: Biểu đồ độ lún tải trọng 31

Hình 3.10: Biểu đồ độ lún tải trọng sau thời gian cố kết 32 giờ 32

Hình 3.11: Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố của đất nền dưới đáy móng nêm 37

Hình 4.1: Hình trụ hố khoan điển hình khu vực xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè 40

Hình 4.2: Khu vực trung tâm huyện Nhà Bè, Tp Hồ Chí Minh 41

Hình 4.3: Bố cục móng đơn1x1m trên hệ nêm đường kính 500 45

Hình 4.4: Bố cục móng đơn1.5x2m trên hệ nêm đường kính 500 45

Hình 4.5: Đào đất, định vị hố đào móng nêm 47

Hình 4.6: Đổ bê tông và đặt thép neo liên kết các nêm thành một hệ 48

Hình 4.7: Thi công đầm đá dăm chèn xung quanh nêm 49

Hình 4.8: Thi công thép lớp trên để khóa mặt các nêm 50

DANH MỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

w KN/m3 Trọng lượng đơn vị thể tích tự nhiên của đất

d KN/m3 Trọng lượng đơn vị thể tích khô của đất

, KN/m3 Trọng lượng đơn vị thể tích đẩy nổi của đất

Nc,Nq, Ny Thông số sức chịu tải lấy theo góc ma sát trong của đất nền

qu kPa Sức chịu nén đơn không thoát nước của đất nền

S m Trị biến dạng tính toán của nền nhà hoặc công trình

Sgh m Trị biến dạng cho phép của nền nhà hoặc công trình

MỞ ĐẦU

1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu

Khi giải pháp móng nông trên nền tự nhiên như móng đơn, băng, móng bè cho xây dựng công trình không khả thi do điều kiện đất nền, lúc đó đặt ra vấn đề như xử lý kết cấu bên trên, hoặc cải tạo nền đất để đáp ứng yêu cầu xây dựng, giải pháp đưa ra yêu cầu tối ưu về kỹ thuật, kinh tế, thân thiện với môi trường luôn là đòi hỏi và là vấn đề thời sự trong xây dựng

Những kĩ thuật gia cố, cải tạo nền đất đá đã phát triển khá mạnh mẽ và trở thành công nghệ có độ tin cậy về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế khi xây dựng công trình trong điều kiện đất nền và địa hình phức tạp Tuy vậy vẫn còn các vấn đề tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu giải quyết để phát triển Những kinh nghiệm thực tế trong quá trình áp dụng các phương pháp gia cố, cải tạo nền đất cho nền móng công trình là cơ sở quan trọng để phát triến lý thuyết và là cơ sở hình thành ra đời các giải pháp mới ngày một ưu việt, hoàn thiện hơn

Giải pháp móng nêm là bước phát triển của giải pháp móng cọc nêm Móng cọc nêm là loại móng có cọc ngắn hình nón cụt, hình tháp ngược, gọi tắt là cọc tháp hoặc cọc nêm Ở Liên Xô, từ năm 1925 giáo sư V.K Đmokhosvki đã đề nghị và được dùng rộng rãi cọc nêm trong xây dựng móng cho máy nâng mố cầu và các công trình công nghiệp Áp dụng cho công trình xây dựng đầu tiên ở Việt Nam năm 1974 tại Giảng Võ,

Hà Nộitính đến năm 1979 ở Việt Nam, có trên 40 công trình với chức năng khác nhau như nhà ở, nhà công nghiệp, khách sạn, trường học, nhà kho v.v… với số tầng cao nhất đến 6 tầng đã được xây dựng từ Thanh Hóa ra đến Hà nội [6] Đồng thời móng nêm là bước phát triển của giải pháp móng cọc đài phễu (Top- base method) Sáng kiến kỹ thuật này ra đời tại Nhật vào những năm 1980 đã được áp dụng phổ biến (hơn 6000 công trình trong những năm đó) và có chỗ đứng vững trắc trong xây dựng Phương pháp này được áp dụng và phát triển tại Hàn quốc đầu những năm 1990 đã được thiết kế thành công trên 1000 công trình các loại Không những thế nó còn được Kim The Oan và các cộng sự nghiên cứu và cải tiến một bước đáng kể về kỹ thuật thi công Phương pháp này

đã được áp dụng đầu tiên ở nước ta tại công trình ở phố Mai Hắc Đế, Hà Nội và Hải Phòng năm 2008 và đến nay đã và đang áp dụng rộng rãi khắp ba miền đất nước cho các công trình trong các điều kiện đất nền khác nhau Đề tài “Nghiên cứu giải pháp gia cường đất nền sử dụng móng nêm” nhằm góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng

và lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý cho các loại công trình đáp ứng yêu cầu càng ngày càng cao trong nềm móng xây dựng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Trên cơ sở tìm hiểu tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài đó là móng cọc nêm, móng cọc đài phiễu (Top-base method), dựa trên tìm hiểu các ưu nhược điểm của các giải pháp trên tiếp thu các ưu điểm và phát triển đồng thời khắc phục các nhược điểm từ đó đề xuất giải pháp móng nêm, thông qua luận văn

có thể thấy nghiên cứu đưa ra giải pháp móng nêm với các đặc tính kỹ thuật ưu việt được kế thừa và phát huy so với giải pháp móng cọc nêm cũng như móng Top-base trước nó Móng nêm được đưa ra áp dụng có ý nghĩa thực tiễn và cần thiết trong công tác kĩ thuật nền móng, xử lý nền đất nói chung mở ra tiềm năng cho sự phát triển của giải pháp Kết quả nghiên cứu dẫn đến đề xuất giải pháp móng nêm và qua đó cho chúng

ta biết và có thể đánh giá được:

Các nhân tố then chốt hình thành nên các đặc tính ưu việt của móng nêm;

Dựa trên các quy luật tự nhiên và thực nghiệm áp dụng vào tính toán sự tham gia của các nhân tố trong móng nêm làm cơ sở cho tính toán thiết kế ứng dụng;

Tính khả thi khi ứng dụng móng nêm trong xây dựng nói chung và cho công trình trên nền đất yếu nói riêng

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về cơ chế hình thành các đặc tính kĩ thuật khi tiếp nhận áp lực công trình của móng nêm, lượng hóa về mặt giá trị của mỗi đặc tính đó cho tính toán, thiết kế áp dụng móng nêm

Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm trên mô hình thực để giải quyết mục tiêu của đề tài

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.4.1 Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu như là một hướng phát triển giải pháp mới ứng dụng trong nền móng cũng như trong xử lý nền đất yếu Nhằm góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành xây dựng đó là: kỹ thuật, kinh tế, thân thiện với môi trường tận dụng tối đa được nguồn nguyên liệu tự nhiên có sẵn và phong phú

1.4.2 Tính thực tiễn: Qua nghiên cứu vận dụng móng nêm vào thực tế cho công trình dân dụng & công nghiệp tải trọng nhỏ và vừa (lực dọc tác dụng lên chân cột từ

200 ÷ 700 KN) phù hợp cho nhà (2-4) tầng xây dựng trên nền đất yếu xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, Tp Hồ Chí Minh và là tài liệu tham khảo trong điều kiện địa chất khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói chung Ngoài ra giải pháp có thể áp dụng cho các loại công trình khác trên các điều kiện đất nền khác nhau

1.5 Dự kiến kết quả nghiên cứu

Đưa ra được giải pháp có chỗ đứng vững trắc trong xây dựng do hiệu quả về kĩ thuật, kinh tế, thân thiện môi trường, giải pháp có cơ sở lý thuyết tường minh, tính toán,

áp dụng và triển khai ngoài thực địa dễ thực hiện

1.6 Hạn chế của đề tài

Chưa khảo sát ảnh hưởng của thời gian do đất nền dưới móng nêm cố kết nhanh làm cho nền đất gia tăng về cường độ và sự ổn đinh khi móng đặt trên nền đất yếu bão hòa nước

Phạm vi nghiên cứu thực hành chỉ tiến hành trên một loại kích thước móng, kích thước nêm và tiến hành ở địa bàn hẹp xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bẻ, Tp Hồ Chí Minh

NỘI DUNG LUẬN VĂN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC NÊM VÀ MÓNG TOP-

BASE TIỀN THÂN CỦA MÓNG NÊM

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển móng cọc nêm và móng top-base:

1.1.1 Các công trình nghiên cứu trong khu vực và trên thế giới:

Ở Liên Xô năm 1925 giáo sư V.K.Đmokhovski đã đề nghị và được dùng rộng rãi cọc nêm trong xây dựng, móng cọc nêm được áp dụng mạnh mẽ và nghiên cứu sâu rộng chỉ tính riêng trong thập niên 70 của thế kỷ trước ở Liên Xô đã ra đời hơn 40 công trình nghiên cứu về các khía cạnh khác nhau về móng cọc nêm, cũng như cọc hình nêm về các yếu tố như: góc vát đầu cọc, chiều dài cọc, khoảng cách cọc và quan hệ của cọc nêm với các đa dạng điều kiện đất nền, đến các yếu tố khác từ khâu thiết kế đến thi công Trên cơ sở đó đã đưa ra được nhiều phương pháp tính trong tính toán thiết kế, và đã cho

ra bộ tiêu chuẩn riêng hướng dẫn thiết kế, thi công móng cọc nêm tại Liên xô trước đây [6]

Hình 1.1: Một loại cọc nêm chiều dài L=1.6m Móng cọc nêm áp dụng vào xây dựng ở Việt Nam lần đầu tiên tại Giảng Võ, Hà Nội năm 1974 và ngay trong thập niên đó ở nước ta đã ra đời hàng chục công trình nghiên cứu, báo cáo khoa học về móng cọc nêm, và tính đến năm 1979 chúng ta đã xây dựng hơn 40 công trình có số tầng cao lớn hơn 5 với nhiều loại công trình trong dân

dụng & công nghiệp ở Hà Nội, Hải Phòng, Nam Định, Hưng Yên, Thanh Hóa Móng cọc cọc nêm lúc đó, loại móng tiến bộ nhất mang lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế thu hút

sự chú ý của đông đảo các nhà khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực nền móng trong nước cũng như thế giới nói chung [6]

Hình 1.2: Sơ đồ móng cọc nêm với đất nền Phương pháp Top-base đã trở thành thuật ngữ kỹ thuật quốc tế, sáng kiến đặc biệt này ra đời tại Nhật và nhanh chóng được áp dụng tại đây với hơn (6000 công trình ngay những năm 80) Tính ưu việt của nó đã được công nhận bằng việc nhận bằng Sáng Chế Kỹ Thuật của hội Thổ Mộc Nhật Bản Tại Hàn Quốc phương pháp này áp dụng đầu những năm 1990 và nhanh chóng áp dụng thành công cho hàng ngàn công trình các loại

và có bước cải tiến đáng kể về kỹ thuật thi công;

Lúc đầu, các cọc hình phễu được sản xuất đúc sẵn tại công xưởng từ nguyên liệu là

bê tông trọng lượng hoàn chỉnh khoảng 70-80 kg/chiếc loại phễu có đường kính 500mm Nhược điểm cọc đài phiểu đúc tại nhà máy có trọng lượng lớn, vận chuyển khó khăn và tốn nhiều công sức và càng tốn kém thêm khi địa hình trắc trở làm tăng chi phí và tiềm

ẩn nhiều rủi ro tai nạn trong tổ chức thực hiện Khắc phục các nhược điểm trên người ta thi công các phễu bê tông tại hiện trường khắc phục các nhược điển sản xuất phễu bê tông đúc sẵn tại nhà máy, đáp ứng yêu cầu thi công nói chung và đặc biệt hiệu quả khi công trình với số lượng xử lý nền móng quy mô lớn;

Trong phương pháp đổ cọc phễu tại chỗ người ta sử dụng khuôn nhựa bằng nhựa tổng hợp tái chế, mỗi khuôn trọng lượng từ 2-3 kg, các phễu nhựa được tổ hợp lại theo hàng và cột sau đó đổ bê tông vào trong phễu, phiễu nhựa có vai trò là coppha định hình, chèn các khe hở giữa các phiễu bằng đá dăm đầm chặt

Giải pháp móng cọc đài phễu được nghiên cứu và giới thiệu về sự hiệu dụng và phạm vi ứng dụng khá rộng rãi từ công trình dân dụng & công nghiệp, như đến bể chứa, bồn chứa, kho bãi, đường phố, đường giao thông, cống hộp ngầm đến móng máy cơ khí chính xác và tường chắn nói chung [4]

Hình 1.3: Cấu tạo một top-block Ф500 Trong thiết kế ứng dụng đã được chuẩn hóa thành các bảng tra giúp người thiết kế ứng dụng một cánh nhah chóng như trong “Cẩm nang thiết kế và xây dựng của giải pháp top-base” và “Cẩm nang cải thiện tính chất nền đất – phần top-base” ở Nhật Còn tại Hàn Quốc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế, thi công do công ty TNHH TBS BanSeol.Co.Ltd Korea lập Ngoài bảng tra ra trong hướng dẫn tính toán thiết kế đã nêu ra các công thức tính toán thiết kế thực hành trên cơ sở phân tích cơ chế làm việc của móng được dựa trên cơ sở chính là các kết quả rút ra từ thực nghiệm Về bản chất bên trong: cơ sở lý thuyết của móng top-base vẫn chưa đưa ra được cơ sở lý thuyết tường minh, khi áp dụng thiết kế vận dụng tiêu chuẩn thì đề cập đến móng top-base như “Top-base làm tăng từ 1,5 ÷ 2,5 lần khả năng chịu tải của nền và làm giảm 1/2 ÷ 1/4 lần độ lún so với nền đất ban đầu”[5] Vậy câu hỏi đặt ra sức chịu tải của nền khi nào tăng lên 1.5 lần và khi nào tăng 2.5 lần cũng như khi nào làm giảm độ lún 1/2 ÷ 1/4 lần Trả lời các câu hỏi nêu trên là không dễ dàng và gây lúng túng cho người thiết kế khi tính toán áp dụng nguyên

do là: nhận thức cơ sở lý thuyết của giải pháp móng top-base chưa theo kịp với bản chất thực của nó

Hình 1.4: Mặt cắt móng top-base một lớp

Nếu so sánh có thể nói: Móng top-base đã tiến một bước dài từ móng cọc nêm trong nó hội tụ các đặt tính ưu việt của móng cọc nêm và các vấn đề đã được đặt ra trong quá trình triển khai ứng dụng của móng cọc nêm, ví dụ như đặt vấn đề nên thay vì đúc cọc tại nhà máy thì cọc nên đúc tại hiện trường xây dựng, khai khác tính hiệu quả khi thay đổi góc vát thân cọc Theo thiển ý chủ quan của học viên thì: móng top-base đã kế thừa và phát triển từ móng cọc nêm cũng như các công trình nghiên cứu liên quan của móng cọc nêm trước đó Xét về yếu tố thời gian thì móng cọc nêm với đặc điểm là loại móng có cọc ngắn hình tháp, hình nón ngược ra đời rất sớm và đã được áp dụng hiệu quả trong xây dựng ở Liên Xô cùng với khối lượng các công trình nghiên cứu phong phú liên quan về loại móng này Mặt khác từ khi móng này áp dụng vào Việt Nam năm

1974 tính đến 1979 đã có hơn 40 công trình các loại áp dụng móng cọc nêm, việc áp dụng nhanh chóng cùng với nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm, những nhận xét, phân tích, và kinh nghiệm trong nước của các nhà khoa học nền móng nhằm quảng bá

và ứng dụng rông rãi hơn dẫn đến tác động và ảnh hưởng sâu rộng trong đời sống xã hội Việt Nam và Nhật Bản chính thức thiết lập ngoại giao 21/09/1973, với vai trò của các vị Đại sứ cũng như bang giao trên các lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, văn hóa, thì móng

cọc nêm lúc đó nổi nên là loại móng mới hiệu quả, áp dụng trên mọi loại công trình ở Liên Xô đặc biệt có đặc tính ưu việt áp dụng cho công trình chịu tải trọng ngang, khu vực chịu tác động do động đất, và lại đang được quan tâm của đông đảo các nhà khoa học kĩ thuật xây dựng nền móng trên thế giới, thì không loại trừ móng cọc nêm đã được tiếp nhận và pháp triển một bước và ra đời ở Nhật sau đó vào những năm 1980, một đất nước như là trung tâm của các trận động đất mạnh Kể từ khi ra đời móng top-base đến nay nó ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng sâu rộng trong nền móng công trình nói chung, cũng như trong kĩ thuật gia cố nền đất yếu do hiệu quả kĩ thuật, kinh tế, thân thiện môi trường mà nó mang lại Ngoài áp dụng cho móng nhà thì móng top-base còn được áp dụng cho các loại công trình khác ví dụ như công trình giao thông, công nghiêp Một số công trình điển hình ở Nhật Bản và Hàn Quốc áp dụng phương pháp móng top-base[13];

Hình 1.5: Bãi chữa container ở Kwangyang

Hình 1.6: Cống lộ hộp tại đại Iksan

Hình 1.7: Tường chắn đất ở Busan

1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong nước

Móng cọc nêm được áp dụng ở Việt Nam đầu tiên năm 1974 tính đến 1979 chúng

ta có hơn 10 công trình nghiên cứu, thực nghiệm, báo cáo khoa học về móng cọc nêm với các tác giả tiêu biểu như Lê Đức Thắng, Nguyễn Bá Kế, Nguyễn Như Đình, Võ Công Ngữ và cũng đến năm này chúng ta đã áp dụng móng cọc nêm cho xây dựng hơn

40 công trình tấm lớn có chiều cao lớn hơn 5 tầng Từ các tiêu chuẩn áp dụng trong nước như QTXD 69.77 “ Chỉ dẫn tạm thời về thiết kế và thi công móng cọc nêm”, TCXD 45.78 “Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình” và một số tiêu chuẩn liên quan khác của Liên Xô, qua nghiên cứu thực nghiệm hiện trường, theo dõi các công trình đã xây dựng đi vào khai thác sử dụng các tác giả đã nêu ra các ưu nhược điểm của việc áp dụng tính toán sức chịu tải của cọc nêm được nên ra trong các tiêu chuẩn cũng như nêu ra kinh nghiệm thực tế của mình do đó nó có ý nghĩa thực tiễn đối người thiết kế và thi công.[6];

Nước ta áp dụng móng top-base đầu tiên tại Hà Nội và Hải Phòng năm 2008 trong thời gian này việc thiết kế, thi công áp dụng theo Tiêu chuẩn của TBS Banseok Co.Ltd Korea, hiện nay đang được áp dụng theo Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 001-2011 “Gia

cố nền bằng khối bê tông hình phễu ( công nghệ Top-base) tiêu chuẩn thiết kết, thi công

và nghiệm thu” thực chất dựa trên tiêu chuẩn của công ty TBS Banseok Co.Ltd Korea

áp dụng cho công trình xây dựng dân dụng & công nghiệp và tiêu chuẩn JSF-T25-80 của Nhật Bản Cũng năm đó ra đời bài báo khoa học giới thiệu về công nghệ top-base

“ Ứng dụng công nghệ xử lý nền đất yếu TBM vào Việt Nam” TS Phan Hồng Quân, địa

kỹ thuật số 3-2008, và công nghệ top-base được giới thiệu trong tài liệu “Đất xây dựng

& giải pháp gia cố nền đất” Trần Thanh Giám, nhà xuất bản Xây Dựng Nội dung tài liệu đề cập đến tính toán áp dụng áp dụng cho nền móng nói chung và các bảng tra áp dụng cho thiết kế nền móng tường chắn, cảng, kênh mương từ nguồn tài liệu của Nhật Sau đó đến tháng 10 năm 2010 nhóm sinh viên trường đại học Lạc Hồng- Biên Hòa -Đồng Nai có làm nghiên cứu thực nghiệm để lý giải các nguyên lý làm việc của Top-base kết quả thu được: cũng chủ yếu là củng cố thêm về các đặc tính ưu việt của giải pháp Top-base đã và đang được được đề cập tại các diễn đàn trong nước Tiếp đến 2013

có bài báo khoa học “ Công nghệ Top-base trong xử lý nền đất yếu”, Bạch Văn Sỹ: nội dung cũng nhấn mạnh đến các ưu việt của giải pháp xong phần nội dung cũng sử dụng

từ các nguồn trích dẫn trên đây về top-base và ở bài báo này có đưa vào được một thông

số mà các nguồn trính dẫn trên đưa ra về móng top-base theo tác giả là chưa chính xác, công thức( 8-52) trang 259, “Đất xây dựng & giải pháp gia cố nền đất ” Trần Thanh Giám, nhà xuất bản Xây Dựng 2008 Thông qua nội dung đề cập trên có thể thấy rằng chúng ta cũng chỉ nêu ra những cái mới cái hay của giải pháp top-base đã và đang được ứng dung rộng rãi còn việc đi sâu nghiên cứu, sâu hơn để đưa ra các quan điểm của riêng mình như đề tài -móng nêm mà học viên thực hiện vẫn còn rất hạn chế;

Ở Việt Nam hiện nay có thể nói nghiên cứu về top-base hầu như không có công

bố mới nào ngoài một số nguồn trích dẫn trên, nói đầy đủ hơn ngoài ra giải pháp móng top-base cũng được đề cập trên một số diễn đàn trên các trang mạng như ketcau.com, địa kĩ thuật và cũng có một số quan điểm về giải pháp top-base, trên tạp chí địa kỹ thuật

về ứng dụng trong cầu đường vv Chủ yếu thảo luận về các vấn đề liên quan trong tính toán, thiết kế.và thi công, và biết đến móng top-base như là giải pháp mới có nhiều đặc tính kỹ thuật ưu việt và hiệu quả về kinh tế thông qua các bài báo và các tài liệu giới thiệu mà nội dung nêu ra được trích dẫn bắt nguồn ở Nhật và Hàn Quốc Ngoài các bài báo khoa học nêu trên thì công ty VITEC đơn vị truyền bá và ứng dụng giải pháp top-base đầu tiên ở Việt Nam sau khi áp dụng thiết kế và thi công các công trình thực tế đã nêu nên những hiệu quả kinh tế cụ thể so sánh với phương pháp móng cọc khi áp dụng móng top-base trong các điều kiện đất nền ở Việt Nam, và họ đã nghiên cứu đề xuất cơ quan nhà nước áp dụng móng top-base trong các công trình nhà ở xã hội do tính kinh tế

và kĩ thuật đồng thời cũng đề xuất bộ Xây dựng ban hành tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 001-2011 “Gia cố nền bằng khối bê tông hình phễu ( công nghệ Top-base) tiêu chuẩn thiết kết, thi công và nghiệm thu” cũng như đưa vào định mức thi công móng top-base vào định mức dự toán xây dựng Việt Nam

Một số hình ảnh áp dụng giải pháp móng top-base ở Việt Nam [13]:

Hình 1.8: Công trình khách sạn 12 tầng, 22 Lò Sũ, Hà Nội

Hì

Hình 1.9: Khách sạn Phù Đổng, Thanh Hóa cao 11 tầng

1.2 Đánh giá các công trình nghiên cứu

Nghiên cứu về móng cọc nêm đã diễn ra hết sức phong phú nhằm phát hiện, cũng như áp dụng triệt để các ưu điểm về loại móng cọc này ở Liên Xô trước đây, các nghiên cứu và kết quả thu được chứa đựng các cơ sở khoa học mà sau này móng top-base đã tiếp thu và phát triển như:

- Xác định vùng nén chặt và vùng biến dạng của cọc nêm;

- Xác định ứng suất tại các mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền;

- Xác định góc nghiêng lợi nhất của cọc nêm;

- Thực nghiệm về ảnh hưởng độ chặt của đất nền đến súc chịu tải của cọc;

- Thực nghiệm về sức chịu tải của cọc nêm trong nền có nhiều lớp;

- Thực nghiệm sự là việc đồng thời giữa cọc và đài cọc;

- Thực nghiệm về cọc nêm chịu lực ngang

Với các phương pháp tính toán về sức chịu tải cọc nêm trong thời gian đó nhìn chung chưa có cùng quan điểm về một phương pháp tính toán nào ngay cả hai phương pháp nêu áp dụng trong chỉ dẫn áp dụng trong tiêu chuẩn áp dụng cũng cho kết quả xa lệch nhau; độ tin cậy của các phương pháp tính, tồn tại vấn đề chưa phù hợp dẫn đến các phương pháp khác nhau cho ra kết quả khác nhau thậm chí khác xa nhau Do đó việc thiết kế áp dụng vẫn thực hiện công tác thử cọc hiện trường làm cơ sở cho thiết kế [6]; Các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc nêm [6]:

- Xác định sức chịu tải của cọc nêm theo nguyên lý cân bằng công;

- Tính toán sức chịu tải của cọc nêm theo “chỉ dẫn tạm thời về thiết kế và thi công móng cọc nêm gồm:

 Xác định sức chịu tải của cọc nêm theo biến dạng;

 Xác định sức chịu tải của cọc nêm theo cường độ đất nền

- Xác định sức chịu tải của cọc nêm theo công thức của Dmokhovxki;

- Xác định sức chịu tải của cọc nêm theo nguyên lý cân bằng giới hạn;

- Xác định sức chịu tải của cọc nêm khi chịu kéo;

- Tính toán cọc nêm chịu tải trọng ngang và mô men uốn;

- Tính toán cọc nêm trong vùng có động đất

So sánh kết quả tình sức chịu tải cọc nêm có chiều dài L=2.5m, tiết diện đỉnh cọc 70x70cm, tiết diện mũi cọc 10x10cm, cọc đóng đến độ sâu 2.5m trong đất nền á sét [6]:

Bảng 1.1: So sánh kết quả tính sức chịu tải cọc nêm P trong đất á-sét[6];

P(KN)

1

Chỉ dẫn tạm thời về thiết kế và thi công móng cọc nêm:

a) Theo biến dạng b) Theo cường độ

408

268

Giải pháp móng top-base đã được nghiên cứu khá mạnh mẽ ở Nhật và Hàn Quốc, hình thành giải pháp công nghệ hoàn chỉnh từ thiết kế, thi công, nghiệm thu đã và đang được ứng dụng và khuyến khích áp dụng đặt biệt cho xây dựng công trình chịu động đất với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật mà nó mang lại Việc thiết kế ứng dụng trở lên dễ dàng áp dụng thông qua bảng lập sẵn trong tiêu chuẩn chỉ cần dựa vào chỉ số N của đất nền (chỉ

số xác định từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).[5];

Bảng 1.2: Bảng tra sử dụng top-base tham khảo chỉ số xuyên tiêu chuẩn N[5];

Có thể nói phần lớn các công trình nghiên cứu ở Liên Xô trước đây và sau này ở Nhật và Hàn Quốc về móng cọc nêm và móng top-base tập trung vào nghiên cứu dựa

Tái q(tf/m2)

q≤3 3<q≤5 5<q≤7.5 7.5<q≤10 10<q≤12.5 12.5<q≤15 Nền

Chú ý:1) Ðối vói loai ø 330 và ø 500, tham khảo hình

2) * dấu yêu cầu cần tổng hợp riêng một cách chi tiết

3) Khi tái lệch tâm đạt cực biên hoặc xảy ra lún sâu, cần phảii tổng hợp riêng một cách chi tiết

trên thực nghiệm Về mặt lý thuyết giải pháp top-base vẫn nêu các nhân tố có lợi mà móng cọc nêm trước đó khá lâu đã đề cập, xong việc nêu ra vẫn chưa làm rõ được một cách cụ thể như: chưa đưa ra được cơ sở dự báo khi kết hợp các nhân tố đó (các yếu tố hình dạng cọc) làm cho áp lực công trình bị tiêu giảm bao nhiêu? Dẫn đến sự gia tăng sức chịu tải của nền đất bên dưới? Thường bắt gặp khi đề cập về tính ưu việt của giải pháp một cách chung chung như: “Top-base làm tăng từ 1.5-2.5 lần khả năng chịu tải của nền và làm giảm 1/2÷ 1/4 lần độ lún so với nền đất ban đầu”[5] dựa trên kết quả rút

ra từ thực nghiệm Có thể nói về mặt nhận thức chưa giải thích có sức thuyết phục về bản chất làm việc của móng top-base

Bảng 1.3: So sánh hiệu quả khi áp dụng móng top-base với móng cọc [15]

57.528.768 VNĐ TỔNG CỘNG 7.030.791.032 VNĐ 4.289.344.175 VNĐ 2.741.446.856 VNĐ

1.3 Nhận xét chung:

Với những hạn chế và các câu hỏi được đặt ra, về móng cọc nêm, móng top-base đã

và đang được áp dụng nên đề tài nghiên cứu này của tác giả được ra đời Dựa trên cở sở nghiên cứu bản chất tự thân của móng nêm do yếu tố hình dạng cũng như kích thước nêm, sự tương tác giữa các yếu tố bên trong của vật liệu tạo thành móng nêm, trên cơ sở hiểu rõ bản chất các yếu tố trong quan hệ tương tác lực dựa trên các quy luật tự nhiên

và thực nghiệm và vận dụng chúng, từ đó đề xuất ứng dụng giải pháp mới: móng nêm vào nền móng công trình, gia cố nền đất nói chung

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÓNG NÊM

2.1 Giải pháp móng nêm của học viên:

Móng nêm được tạo thành từ các vật liệu phổ thông trong xây dựng như: bê tông,

đá dăm 10 ÷ 20 mm, thép xây dựng, sử dụng vật liệu như trong móng top-base Khác biệt cơ bản giữa móng nêm và móng top-base là hình dạng top-block (hình phiễu) khác với nêm có hình nón ngược với hình chiếu đứng là hình tam giác, các nêm trong móng nêm cũng như các top-block liên kết với nhau theo hàng và cột, khoảng hở các nêm được lèn chặt bằng đá dăm hình thành (hệ hoàn chỉnh) trong đó nêm, đá dăm tương tác với nhau và cùng nhau tương tác với đất nền khi chịu tác dụng tải trọng công trình Một

bộ phận khác của móng nêm đó là phần tương tự đài móng trong móng cọc đó là bộ phận có hình thức tương tự móng trên nền thiên nhiên như, móng đơn, băng, bè (trong

đề tài này gọi là móng kết hợp) Móng nêm có ba bộ phận chính cấu thành: các nêm, đá dăm 10÷20, móng kết hợp

Hình 2.1: Kích thước một nêm Ф500

Hình 2.2: Mặt cắt móng nêm một lớp

2.2 Nguyên lý làm việc móng nêm:

2.2.1 Đặc tính tăng diện truyền tải của móng nêm theo nguyên lý truyền ứng suất trong vật rắn có chiều dày hữu hạn:

Từ thực nghiệm cơ học khi một áp lực tác dụng nên bề mặt của vật rắn có chiều dày hữu hạn cho đến khi phá hoại làm chọc thủng lớp vật liệu ấy thì luôn hình thành một tháp chọc thủng cạnh tương ứng tại đáy tháp lớn hơn cạch đáy trên một lượng 2htgФ (h bề dày lớp vật liệu bị chọc thủng, Ф góc ma sát của vật liệu hình thành lên lớp vật liệu) Qua thực nghiệm kết luận nó là cơ chế ứng suất truyền trong vật rắn có chiều dày hữu hạn Các nêm bê tông và đá dăm hai loại vật liệu có cường độ tương đương trong kết cấu móng nêm giữa chúng có ma sát tiếp xúc lớn, được đầm lèn chặt hình thành một lớp cứng khác biệt so với đất nền tự nhiên dưới nó và tuân theo cơ chế truyền áp lực do

đó có tác dụng làm giảm áp lực cho nền đất tại mặt tiếp xúc đáy móng: đặc tính gia tăng diện truyền tải của móng nêm

Hình 2.3: Đặc tính gia tăng diện truyền tải của móng nêm

2.2.2 Đặc tính gia tăng diện truyền tải do hình dạng nêm:

Móng đơn có cùng kích thước với móng đơn kết hợp đặt trên móng mêm và có cùng độ sâu đặt móng Df với móng nêm thì móng đơn kết hợp đặt trên các nêm của móng nêm tự gia tăng diện truyền tải: Số lượng nêm Ф500 dưới móng 1m2 (Hình 2.4) Nguyên do đáy nêm trực tiếp nhận áp lực bên trên, đến lượt mình nêm phân bố áp lực đó ra bề mặt xung quanh nêm: xét nêm có đường sinh 50cm (Ф500) mỗi nêm có: Diện tích đáy Sd=πD2/4 = πx502/4 =1963.5cm2

Diện tích xung quanh nêm: Sxq= πrl = πx25x50= 3297cm2

Trong đó:

D: đường kính đáy nêm;

r: bán kính đáy nêm;

l : độ dài đường sinh

Qua đó nêm đã tăng diện tích truyền áp lực từ 1963.5 cm2 thành 3297 cm2, như vậy

Sxq = 2Sd

Kết luận: Khi nhận áp lực nêm có tác dụng gia tăng diện truyền tải (trong trường hợp nêm có đường kính 50cm diện truyền tải tăng lên 2 lần)

Hình 2.4: Số lượng nêm Ф500 dưới móng kết hợp (1x1)m

2.2.3 Đặc tính tiêu giảm áp lực do hình dạng nêm:

Do hình dạng nêm làm cho áp lực bị tiêu giảm theo phương đứng và làm triệt tiêu phần lớn áp lực theo phương ngang diễn ra trong móng nêm: Cơ chế truyền áp lực trên bề mặt nêm (Hình 2.5)

Hình 2.5: Cơ chế truyền áp lực trên bề mặt nêm

Áp lực truyền theo phương đứng Pv= Pxcosin60o = 0.5xP

Áp lực theo phương ngang bị triệt tiêu tại các nêm lân cận nhau (Hình 2.6) đặc tính triệt tiêu áp lực ngang trong móng nêm;

Hình 2.6: Đặc tính triệt tiêu lực ngang trong móng nêm Kết luận: Do có hình dạng nêm nên áp lực bị tiêu giảm và triệt tiêu đi (giá trị tiêu giảm sẽ có giá trị khác nhau phụ thuộc vào kích thước nêm) khi qua móng nêm

2.2.4 Đặc tính gia tăng độ cố kết của nền khi móng nêm đặt trên nền đất yếu:

Do móng nêm tạo thành từ các nêm hình nón ngược và đá dăm đầm chặt có hệ

số rỗng lớn và khi chiều dày của móng nêm có thể là 1 lớp nêm hoặc 2 lớp Nó hình thành biên thoát nước khi móng nêm nằm trên lớp đất mềm bão hòa nước, dưới sự gia tăng áp lực công trình lên nền đất theo thời gian, nước từ lỗ rỗng vùng nền dưới móng nêm lấy móng nêm như là biên thoát nước và từ từ thoát ra ngoài tạo cho nền đất dưới móng sẽ gia tăng độ cố kết làm quá trình biến dạng xảy ra nhanh đồng nghĩa là tăng sức chịu tải và ổn định của nền (Hình 2.7) đặc tính hình thành biên thoát nước của móng nêm trên nền đất yếu

Hình 2.7: Minh họa cơ chế biên thoát nước của móng nêm

CHƯƠNG 3 : THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG MÓNG NÊM VÀ ĐÁNH GIÁ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢI PHÁP MÓNG NÊM DỰA TRÊN

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

3.1 Chuẩn bị thí nghiệm hiện trường, mô tả chung:

3.1.1 Cơ sở của phương pháp thực nghiệm hiện trường móng nêm:

Thí nghiệm được thực hiện dựa theo tiêu chuẩn TCVN 9354-2012 Đất xây dựng- phương pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng Phương pháp nén tĩnh dựa trên quan hệ tải trọng – độ lún của đất nền nhằm mục tiêu sác định sức chịu tải của đất nền Thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp gia tải từng cấp cho đến khi đạt yêu cầu thiết kế hoặc đất nền bị phá hoại;

Thí nghiệm thực hiện là một móng đơn, có kích thước 1x1m có chiều cao móng

hm = 25 cm gần như móng thực được thi công bằng bê tông cốt thép, móng nêm đặt ở

độ sâu 1.5m so với cao trình tự nhiên tại hiện trường, thử tải tĩnh nén đúng tâm nhằm kiểm chứng cơ sở lý thuyết móng nêm, xác định sức chịu tải của móng và biến dạng của đất nền bên dưới thông qua các quan hệ áp lực và độ lún, độ lún theo thời gian Số liệu thu được kiểm chứng cơ sở lý thuyết đề tài và là cơ sở cho áp dụng cho tính toán thực

tế

Từ kết quả thí nghiệm thu được: quan hệ độ lún theo thời gian ứng với mỗi cấp tải, biểu đồ độ lún theo cấp tải trọng cho phép ta xác định các đặc trưng sau:

Xác định ứng suất giới hạn của đất nền dưới bàn nén (Pgh)

Thí nghiệm nén móng nông kích thước 1x1m, nên qua biểu đồ độ lún- cấp áp lực

ta có thể hình dung trạng thái làm việc của đất nền dưới móng Ứng suất giới hạn của đất nền dưới móng nêm cải tiến có thể xác định theo 3 cách như sau:

Cách 1: ứng suất giới hạn của đất nền là giao điểm của hai nhánh đàn hồi và dẻo của đường cong nén lún

Cách 2: Pgh = Pi nếu:

2Si-1 ≤ Si ≤ Si+1

Với: Si+1 số gia độ lún do cấp tải Pi+1 gây ra;

Si số gia độ lún do cấp tải Pi gây ra;

Si-1 số gia độ lún do cấp tải Pi-1 gây ra

Hay nói cách khác là Pgh là áp lực nén mà gia số độ lún ứng với cấp áp lực Pi lớn gấp đôi gia số lún với cấp áp lực kề trước Pi-1, đồng thời bằng hoặc nhỏ hơn gá trị ứng với cấp Pi+1

Cách 3: là cấp áp lực mà tại đó, độ lún đạt giá trị quy ước bằng 1/10 cạnh của bàn nén

Xác định ứng suất cho phép của đất nền (Pa)

Ứng suất cho phép của đất nền dưới đáy móng nêm có thể xác định theo cách sau:

Pa= Pgh/Fs hoặc lấy Pa= (0.4 ÷ 0.8) Pgh trong đó: Pgh- ứng suât giới hạn; Fs- hệ số an toàn

Theo kiến nghị của Terxaghi (1948) ứng suất cho phép của bàn nén được lấy bằng nửa cấp áp lực, mà ở đó bàn nén có độ lún bằng 10 mm

Xác định sức chịu tải cho phép của móng nông (Pa) theo bàn nén (móng thí nghiệm)

Móng nông thực tế có kích thước B và L khác với mô hình móng thí nghiệm Hiệu ứng về hình dạng và kích thước của móng thực so với bàn nén, được Terxaghi tính toán cho các loại đất, theo các biểu thức sau:

Đối với đất cát:

Qa = Pa (1.6 + 0.7 B/L) Đối với đất loại sét:

Qa = Pa (0.77 + 0.23 B/L) Xác định module biến dạng E

Mô đun biến dạng đất nền tính toán theo công thức TCVN 9354-2012

E= (1-2) ωd (P/s) Với: E – mô đun tổng biến dạng;

 - hệ số possion được lấy 0.277 cho đất hòn lớn, 0.3 cho đất cát và cát pha, 0.35 cho đất sét pha và 0.42 cho đất sét

ω – hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào hình dạng và độ cứng tấm nén Đối với tấm nén cứng hình tròn ω= 0.79, vuông lấy ω= 0.82;

d- đường kính của tấm nén tròn hoặc cạnh của tấm nén vuông;

P – số gia áp lực lên tấm nén = Pgh – Pd với Pd là áp lực thiên nhiên hay ứng suất

do trọng lượng bản thân;

S – gia số độ lún của tấm nén tương ứng P

3.1.2 Địa điểm thí nghiệm

Hình 3.1: Đường Phan Văn Bảy, xã Hiệp Phước, H Nhà Bè, Tp Hồ Chí Minh Thí nghiệm thực hiện trên khu đất trống, có vị trí và địa hình khá đặc trưng cho khu vực xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè Khu đất mới được san lấp trên diện tích khoảng 5000m2 có mặt tiền là đường Phan Văn Bảy tiếp giáp phía sau là kênh rạch tự nhiên, vị trí hố khoan khảo sát cách mép hố móng thí nghiệm 1m;

3.1.3 Khảo sát điều kiện địa chất nơi thực nghiệm;

Đơn vị khảo sát: Công ty cổ phần xây dựng TM&TK Phương Anh PTN kiểm định XD LAS 1225- ISO 9001:2008;

Khảo sát 01 hố khoan để xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nền làm cơ sở cho phân tích và so sánh kết quả thí nghiệm móng nêm, chiều sâu hố khoan l=12 mét;

Hình 3.2: Khảo sát địa chất hiện trường

Các lớp đất như sau:

1 Lớp A: Hỗn hợp đất san lấp

2 Lớp 1A: Bùn sét, màu xám xanh đen, trạng thái nhão

Chỉ tiêu của lớp đất như sau:

Lớp 1A: Bùn sét, màu xám xanh đen, trạng thái nhão

Bảng 3.1: Bảng Chỉ tiêu cơ lý lớp đất 1A:

+ Hàm lượng % hạt cát : 19.46 + Hàm lượng % hạt bụi : 33.46 + Hàm lượng % hạt sét : 47.08

- Dung trọng tự nhiên (w KN/m3 ) : 15.0

- Dung trọng khô ( d KN/m3 ) : 8.6

- Dung trọng đẩy nổi (, KN/m3 ) : 5.3

3.1.4 Thi cơng mĩng nêm và dàn gia tải cho thí nghiệm:

Mơ tả một số hình ảnh trong thi cơng mĩng nêm và dàn chất tải cho thí nghiệm hiện trường: