Báo cáo tốt nghiệp về đề tài địa chất chuyên môn ngành xây dựng

Vấn đề địa chất công trình (ĐCCT) là: Vấn đề bất lợi về mặt ổn định, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện ĐCCT không đáp ứng được yêu cầu làm việc bình thường của công trình. Như vậy, về bản chất vấn đề ĐCCT là những điều kiện về mặt Địa chất có liên quan đến việc xây dựng công trình, tồn tại một cách khách quan, không phụ thuộc vào mục đích xây dựng và đặc điểm công trình cụ thể. Vấn đề ĐCCT không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố của điều kiện ĐCCT tồn tại một cách khách quan, mà còn phụ thuộc vào loại cũng như đặc điểm và quy mô công trình cụ thể. Bởi vậy, vấn đề ĐCCT mang tính chủ quan. Khi khảo sát ĐCCT, việc dự báo các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa rất quan trọng. Nó cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCT đến việc xây dựng một công trình cụ thể, từ đó đề ra các giải pháp thích hợp để khắc phục, đảm bảo công trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài. Như vậy, trên thực tế, tùy thuộc vào loại công trình xây dựng mà có thể phát sinh các vấn đề ĐCCT khác nhau. Khi thiết kế, thi công công trình dân dụng và công nghiệp có thể phát sinh các vấn đề về ổn định , lún không đều, ổn định các hố móng, ăn mòn vật liệu xây dựng, nước chảy vào hố móng khi thi công.

Mở Đầu

Nhằm giúp cho sinh viên củng cố, mở rộng kiến thức lý thuyết cơ bản củachuyên ngành Địa chất công trình - Địa kỹ thuật, áp dụng lý thuyết môn học “Cácphơng pháp khảo sát địa chất chất công trình”, “Khảo sát địa chất công trình chocác dạng xây dựng”hay “Địa chất chuyên môn” và các môn học liên quan khác đểgiải quyết những vấn đề trong thực tế sản xuất, làm quen và rèn luyện kỹ năngthực hiện công tác chuyên môn, chuẩn bị cho kỳ làm đồ án tốt nghiệp Chúng tôi

đợc giao làm đồ án ĐCCT chuyên môn Đây là môn học tổng hợp, nó liên quan đếnhầu hết những môn đã học, hệ thống hoá các công tác nghiên cứu cụ thể cho từngloại công trình, từng giai đoạn cụ thể, là môn học mang tính chuyên môn, là cơ sở

để làm tài liệu địa chất công trình, là công việc chính của mọi kỹ s ĐCCT khi đilàm việc

Giáo viờn hướng dõ̃n dõ̃n Ts.Tụ Xuõn Vu bụ̣ mụn ĐCCT đã giao cho tụi làmđụ̀ án mụn học Địa Chṍt Cụng Trình Chuyờn Mụn với đờ̀ tài: Đánh giá điờ̀u kiợ̀nĐCCT nhà CT5-1 thuụ̣c khu đụ thị mới Mờ̃ Trì Hạ-Từ Liờm-Hà Nụ̣i

Qua thời gian nghiờn cứu làm viợ̀c dưới sự hướng dõ̃n của Ts Tụ XuõnVu,cùng với sự tham gia giúp đỡ của bạn bè đụ̀ng nghiợ̀p đụ̀ án của tụi được hoànthành với những nụ̣i dung sau

- Mở Đầu

- Chơng I : Đánh giá điều kiện địa chất công trình

- Chơng II : Dự báo các vấn đề địa chất công trình

- Chơng III : Thiết kế phơng án khảo sât địa chất công trình

tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn.Quađõy tụi xin chõn thành cảm ơn Ts.Tụ Xuõn Vu cùng các thầy cô trong Bộ môn Địachất Công trình và các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Chơng I

Đánh Giá Điều Kiện Địa Chất Công Trình

Khu nhà CT5-1 thuụ̣c khu đụ thị mới Mờ̃ Trì Hạ – Từ Liờm – Hà Nụ̣i với 15 tõ̀ngtải trọng 700tṍn/trụ.Trong giai đoạn khảo sát sơ bụ̣ cơ quan khảo sát đã tiờ́n hànhnhững cụng viợ̀c sau

- Đo vẽ bản đồ địa hình trên phạm vi xây dựng với tỷ lệ 1/1500

- Khoan các hố khoan.BH3,BH7,BH8, với tổng chiều sâu là 116m

- Lấy và thí nghiệm các mẫu đất

Dựa vào các kết quả khảo sát địa chất công trình sơ bộ có thể đánh giá đặc điểm

địa chất công trình khu xây dựng nh sau :

1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu đụ thị mới Mờ̃ Trì Hạ – Từ Liờm – Hà Nụ̣i có địa hình bằng phẳng, cao độ0m.Hệ thống giao thông thuận lợi, dễ dạng vận chuyển máy móc thiết bị khảo sátcũng nh nguyên vật liệu phục vụ cho thi công công trình

2 Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá

Dựa vào kết quả khoan khảo sát, kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệmngoài hiện trờng, địa tầng khu xây dựng đợc chia thành 9 lớp

Để đánh giá tính chất biến dạng của đất ngời ta dùng chỉ tiêu về tính nén lún của

đất Các chỉ tiêu hệ số nén lún , , mô đun tổng biến dạng ,sức chịu tải

quy ớc , đợc xác định theo các công thức sau :

- : Hệ số nén lún của đất ứng với cấp áp lực 1 – 2 kG/cm2

- : Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính theo thí nghiệm nén một trục trong

phòng ra kết quả tính theo thí nghiệm nén tĩnh ngòai trời Với đất có trạng thái

từ dẻo chảy đến chảy (Is >0,75) thì = 1

Đối với đất rời ta tính dựa vào giá trị xuyên tiêu chuẩn

Theo T.P.Tasios ,A.G Anagnostoponlos: = a + C( +6)

Trong đó:

- Hệ số a =40 khi >15 và a=0 khi <15

C là hệ số phụ thuộc loại đất

Sức chịu tải quy ớc đợc xác định bằng công thức :

 Đối với đất dính : = m(Ab + Bh) + cD (kG/ )

Trong đó:

- m là hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1

- A, B, D: là hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong

- b là chiều rộng móng quy ớc, lấy bằng 100 cm

- h là chiều sâu đặt móng quy ớc, lấy bằng 100 cm

Sau đây ta đi mô tả cụ thể các tính chất cơ lý của từng lớp :

Lớp 1 : Đṍt lṍp - phõ̀n trờn là cát san nờ̀n phõ̀n dưới là đṍt thụ̉ nhưỡng, thành phõ̀n chủ yờ́u là sét pha

Líp 1 ph©n bè trªn toµn bé diÖn tÝch khu x©y dùng, lé ra ngay trªn bÒ mÆt.Phânbố ở độ sâu 0-1,6m chiều sâu phân bố 0-1,6m

Líp 2 : Sét pha màu nâu vàng,nâu gụ trạng thái dẻo cứng

Lớp này phát hiện trong tất cả các lố khoan.Phân bố ở độ sâu 1,4 – 6 m Chiềudày lớp thay đổi từ 2,5 – 4,5 m.Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý củalớp 2 như sau

- Vì lớp thứ 2 là sét pha, trạng thái dẻo cứng với β=0,62 ;mmk= 3,24

môđun tổng biến dạng của đất trong lớp 2 là:

Eo= 111,15 (kG/cm2)

Líp 3 : Cát hạt nhỏ màu xám nâu,trạng thái xốp đến chặt vừa

Lớp 3 phát hiện trong tất cả các lỗ khoan,Phân bố ở độ sâu 4 – 14 m.Chiều dàylớp thay đổi từ 2,5 – 9 m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý của lớp 3như sau

Vì lớp 3 là lớp cát hạt nhỏ màu xám nâu,trạng thái xốp đến chặt vừa sức khángxuyên tiêu chuẩn SPT : N30 = 19 búa

N= 19  a = 40 Tra C trong bảng I-4 ở trên ta được C = 4,5

Vậy Eo = 40 + 4,5.( 19 +6 ) = 152,5 (KG/cm2 )

Theo TCVN 45-78

 Ro = 3 (kG/cm2)

Líp 4 : Sét màu xám ghi,xám nâu trạng thái dẻo cứng

Lớp 4 phát hiện trong tất cả các lỗ khoan.Phân bố ở độ sâu 8,5 – 18,5m.Chiều dàycủa lớp thay đổi từ 3 – 5,5 m.Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý của lớp

- Vì lớp thứ 4 là sét màu xám ghi,xám nâu, trạng thái dẻo cứng với β=0,4;mmk= 5,6

Ta tính được môđun tổng biến dạng của đất trong lớp 2 là:

Eo= 134,84 (kG/cm2)

Líp 5 : Sét màu xám nâu,xám ghi trạng thái dẻo cứng

Líp 5.không phát hiện trong lỗ khoan BH3 và BH6.Độ sâu phân bố 14 – 26m.Chiều dày của lớp thay đổi từ 2,5 – 8,5 m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉtiêu cơ lý của lớp 5 như sau

B¶ng 1.8 : B¶ng chØ tiªu c¬ lý líp 5

hiÖu

§¬nvÞ

Gi¸ trÞtrung b×nh

- Với góc ma sát trong φ =14o10’ ta tính được:

A=0,26 B=2,19 D=4,72

 Ro =1.[(0,26.1,9+ 2,19.1,9).0,1 + 0,23.4,72 = 1,55 (kG/cm2)

- Vì lớp thứ 5 là sét pha, trạng thái dẻo cứng với β=0,62 ;mmk= 3,23

Ta tính được môđun tổng biến dạng của đất trong lớp 2 là:

Líp 6 : Sét pha xen kẹp lớp mỏng cát pha,cát màu xám nâu,trạng thái dẻo mềm

Lớp 6 không phát hiện trong lỗ khoan BH1.Độ sâu phân bố 18 – 26,6 m.Chiềudày lớp thay đổi từ 2,5 – 7,5m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý củalớp 6 như sau

B¶ng 1.9 : B¶ng chØ tiªu c¬ lý líp 6

STT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Thành phần hạt (mm)



16 Modun tổng biến dạng Eo kG/cm2 52,15

17 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 0,83

- Với góc ma sát trong φ =9o51’ ta tính được:

Líp 7 : Cát hạt nhỏ màu xám nâu,vàng nhạt,trạng thái chặt

Phát hiện trong tất cả các lỗ khoan,Độ sâu phân bố 24,5 – 32 m.Chiều dày lớp thayđổi từ 3,4 – 6,5 m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý của lớp 7 như sau

B¶ng 1.10 : B¶ng chØ tiªu c¬ lý líp 7

Thành phần hạt (%) Kích thước (mm) Hàm lượng phần trăm(%)

Lớp 7 : cát hạt nhỏ,màu xám nâu,vàng nhạt,trạng thái chặt.theo TCVN 45-78  R

= 4 KG/cm2

Mô đun bi n d ng : Eo =40+4,5.(38+6)=238 ến dạng : Eo =40+4,5.(38+6)=238 ạng : Eo =40+4,5.(38+6)=238 KG/cm2

Líp 8 : Cát hạt thô lẫn sỏi sạn màu xám vàng,trạng thái rất chặt

Lớp 6 không phát hiện trong lỗ khoan BH4,BH7,BH8,BH9.Độ sâu phân bố 29.2– 36 m.Chiều dày lớp thay đổi từ 3 – 6.8 m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉtiêu cơ lý của lớp 8 như sau

B¶ng 1.11 : B¶ng chØ tiªu c¬ lý líp 8

hiÖu

§¬nvÞ

Gi¸ trÞtrung b×nh

1

ThµnhphÇnh¹t

Líp 9 : Cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng,xám trắng,trắng đục,trạng thái rất chặt

Lớp 9 phát hiện trong tất cả các lỗ khoan.Chiều sâu phân bố 30 – 40 m.Chiều dày

lớp thay đổi từ 4 – 8 m Theo kết quả thí nghiệm có các chỉ tiêu cơ lý của lớp 9 nhưsau

I.3 Đặc điểm địa chất thủy văn.

Nước dưới đất tồn tại trong lớp đất lấp, mực nước cách mặt đất 1.0 đến 1.2m.Theo tài liệu địa chất thủy văn khu vực,nước dưới đất tàng trữ trong các lớp

trầm tích hạt rời rất phong phú nhưng mực nước nằm sâu (chưa có tài liệu phântích thành phần hóa học của nước dưới đất.nhìn chung nước dưới đất không có ảnhhưởng đáng kể đến việc thi công móng công trình.Trong giai đoạn khảo sát địachất công trình sơ bộ chưa tiến hành lấy mẫu thí nghiệm phân tích thành phần hóahọc của nước.

1.4 Vật liệu khoáng tự nhiên.

Khu vực nghiên cứu nằm trên địa hình đồng bằng,trên bề mặt ruộng canhtác của nhân dân địa phương, nên vật liệu khoáng tự nhiên rất khan hiếm Tất cảcác vật liệu đều được khai thác vận chuyển từ nơi khác đến Như vậy khả năngcung cấp vật liệu cho xây dựng là rất khó khăn, vấn đề này cần được quan tâm vàtính toán kỹ lưỡng bởi nó ảnh hướng tới giá thành thi công và xây dựng công trình

Chương II

Dự báo các vấn đề địa chất công trình

Vấn đề địa chất công trình (ĐCCT) là: Vấn đề bất lợi về mặt ổn định, về mặtkinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiệnĐCCT không đáp ứng được yêu cầu làm việc bình thường của công trình Nhưvậy, về bản chất vấn đề ĐCCT là những điều kiện về mặt Địa chất có liên quan đếnviệc xây dựng công trình, tồn tại một cách khách quan, không phụ thuộc vào mụcđích xây dựng và đặc điểm công trình cụ thể Vấn đề ĐCCT không chỉ phụ thuộcvào các yếu tố của điều kiện ĐCCT tồn tại một cách khách quan, mà còn phụ thuộcvào loại cũng như đặc điểm và quy mô công trình cụ thể Bởi vậy, vấn đề ĐCCTmang tính chủ quan Khi khảo sát ĐCCT, việc dự báo các vấn đề ĐCCT có ý nghĩarất quan trọng Nó cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCTđến việc xây dựng một công trình cụ thể, từ đó đề ra các giải pháp thích hợp đểkhắc phục, đảm bảo công trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài

Như vậy, trên thực tế, tùy thuộc vào loại công trình xây dựng mà có thể phátsinh các vấn đề ĐCCT khác nhau Khi thiết kế, thi công công trình dân dụng vàcông nghiệp có thể phát sinh các vấn đề về ổn định lún, lún không đều, ổn địnhcác hố móng, ăn mòn vật liệu xây dựng, nước chảy vào hố móng khi thi công

Đối với công trình nhà cao tầng CT5-1 thuộc khu Đô thị mới Mễ Trì Hạ, TừLiêm, Hà Nội có quy mô 15 tầng, tải trọng 700 tấn/trụ với cấu trúc nền như đãtrình bày ở phần trên, khi xây dựng công trình trên cấu trúc nền như vậy sẽ có khảnăng phát sinh các vấn đề địa chất công trình sau:

- Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền

- Vấn đề biến dạng lún của công trình

- Vấn đề nước chảy vào hố móng

II.1 Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền

II.1.1 Luận chứng giải pháp móng.

Nhà 15 tầng với tải trọng 700 tấn/ trụ Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ, cơquan khảo sát đã tiến hành 5 lỗ khoan khảo sát, ta sử dụng hình trụ hố khoan K4 (làhố khoan gần công trình nhà CT1 nhất) để phân tích lựa chọn giải pháp móng chocông trình Từ hình trụ hố khoan BH7, ta thấy cấu tạo của các lớp đất nền như sau:

- Lớp 1: Đất lấp: Phần trên là cát san nền,phần dưới là cát thổ nhưỡng,thành

phần chủ yếu là sét pha bề dày là 1,6m

- Lớp 2: Sét pha màu nâu vàng,nâu gụ trạng thái dẻo cứng

Phân bố ở độ sâu từ 1,64,8m, lớp này có bề dày 3,2m

Eo= 111,5 (kG/cm2) Ro =1,68 (kG/cm2)

- Lớp 3: Cát hạt nhỏ màu xám nâu,trạng thái xốp chặt đến chặt vừa phân bố

ở độ sâu 4,8-10m bề dày là 5.2m

Eo= 152,5(kG/cm2) Ro =3 (kG/cm2)

- Lớp 4: Sét màu xám ghi,xám nâu, trạng thái dẻo cứng.

Phân bố ở độ sâu từ 10-15m, có bề dày khoảng 5m

Eo= 134,84 (kG/cm2) Ro=1,58 (kG/cm2)

- Lớp 5: Sét pha màu xám nâu,xám ghi trạng thái dẻo cứng.Phân bố ở độ sâu

15-18,2m, có bề dày khoảng 3,2m

Eo= 112,9 (kG/cm2) Ro=1,55 (kG/cm2)

- Lớp 6: Sét pha xen kẹp lớp mỏng cát pha,cát màu xám nâu trạng thái dẻo

mềm phân bố ở độ sâu 18,2-26,6m bề dày 8,4m

Eo= 52,15 (kG/cm2) Ro=0,83 (kG/cm2)

- Lớp 7: Cát hạt nhỏ màu xám nâu,vàng nhạt,trạng thái chặt

Phân bố ở độ sâu 26,6-30m, bề dày khoảng 3,4m

Eo= 238 (kG/cm2) Ro=4 (kG/cm2)

- Lớp 8: Không có

- Lớp 9: Cát hạt trung màu xám vàng, xám xanh, trạng thái chặt vừa.

Phân bố ở độ sâu 30-38m, bề dày trung bình là 5,3m

Eo= 1312 (kG/cm2) Ro=6 (kG/cm2)

Căn cứ vào địa tầng khu vực, tải trọng công trình là 700 tấn/trụ, thì giải phápmóng nông là không hợp lí về mặt kĩ thuật, khả năng biến dạng công trình là rấtcao Phần trên địa hình khu vực khảo sát, gồm các lớp đất sét, sét pha, là lớp đấtyếu Vì vậy ta đưa các giải pháp móng cọc sau:

 Móng cọc bêtông cốt thép (BTCT) đúc sẵn

 Móng cọc khoan nhồi (CKN)

Nhưng việc lựa chọn cọc BTCT hay cọc CKN còn phải căn cứ vào các điềukiện cụ thể của công trình quyết định:

● Đặc điểm công trình

● Độ lớn của các loại tải trọng

● Điều kiện ĐCCT và ĐCTV

●Yêu cầu của môi trường (rung động và tiếng ồn)

● Ảnh hưởng đến các công trình lân cận và công trình ngầm

● Khả năng thi công của nhà thầu

● Tiến độ thi công và thời gian hoàn thành của chủ đầu tư

● Khả năng kinh tế của chủ đầu tư

Căn cứ vào đặc điểm của công trình (nhà 15 tầng với tải trọng 700 tấn/trụ)

em quyết định chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi là hợp lý nhất và được đặt vàolớp cuội sỏi (lớp 9) có thành phần là cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng,xám trắngtrắng đục trạng thái rất chặt ở độ sâu 30 m

Cọc khoan nhồi có những ưu điểm sau:

- Số lượng cọc trong một đài cọc ít, vì vậy mà việc bố trí các đài cọc trongcông trình được dễ dàng hơn

- Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đấthoặc có địa tầng thay đổi phức tạp.

- Có khả năng sử dụng mọi loại địa tầng khác nhau, dễ dàng vượt qua cácchướng ngại vật như đá, đất cứng bằng cách sử dụng các dụng cụ như khoanchoong, máy phá đá, nổ mìn…

- Không gây tiếng ồn và tác động đến môi trường, phù hợp với công trìnhkhảo sát

- Cho phép chế tạo các cọc khoan nhồi đường kính lớn và độ sâu lớn

II.1.2 Thiết kế sơ bộ móng.

II.1.2.1 Lựa chọn kích thước đài cọc và các thông số của cọc:

Dựa vào đặc điểm của đất nền, điều kiện địa chất công trình khu vực xâydựng, đồng thời để đảm bảo các yêu cầu kinh tế kỹ thuật, tôi chọn móng cọc nhồiđài thấp

Chiều sâu chôn đài là 2 m so với mặt đất, chiều dày đài là 1,5m, cọc đượcđặt vào lớp cuội sỏi (lớp 9) ở độ sâu 30 m, lớp này có sức chịu tải cao và độ biếndạng nhỏ, có R0 = 6,0 kG/cm2 và E0 = 1312,0 kG/cm2 Cọc được cắm sâu vào lớpcuội sỏi 1,5 m, đầu cọc ngàm sâu vào đài 0,5m Chọn đường kính cọc là 0,8m.khoảng cách từ mép ngoài cùng của cọc đến mép ngoài cùng của đài là 0,3 m

Bê tông làm cọc Mác 300#

Cốt thép CT–3, cốt thép chịu lực  = 20mm, cốt thép đai  = 6

Ta bố trí cốt thép sao cho lớp bê tông bảo vệ là 10cm

Chu vi của lồng thép là : 2πrr2 = 2.πr.0,3=1,885 (m)

(Với r2 là bán kính của lồng thép → r2=0,3m)

Bố trí cốt thép chịu lực cách nhau 20cm Vậy số lượng cốt thép chịu lực là:

N = 1,885 /0,20 = 9,425 Lấy tròn lên 10 thanh thép chủ

Tổng chiều sâu đặt cọc là = 31,5 (m)

Chiều dài cọc là (tính cả phần cọc ngàm vào đài):

L – Tổng chiều dài cọc L = 30 (m)

d – Đường kính, cạnh của cọc d = 1 (m)

Như vậy L/d = 30/1 = 30 thoả mãn điều kiện trên

II.1.2.2 Tính toán sức chịu tải của cọc.

1.Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

Pvl = φm ( Rbt.Fbt + Rct.Fct ) (2.1)Trong đó :

- Pvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

- φ: Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn dọc, phụ thuộc L/d , lấy φ=1 (do là cọc đàithấp )

- m: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc của cọc, xác định theobảng sau, lấy m = 0,85- Rct : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

Chọn cốt thép CT–3 → Rct = 2100 kG/cm2

- Fct : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chủ

Một thanh thép chủ có Φ=20 có tiết diện ngang là:

2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

Theo quy phạm, sức chịu tải đối với cọc ma sát chịu nén được xác định theocông thức:

tc i

( 7

0     (2.2)

Trong đó:

Pdn - Sức chịu tải của cọc theo đất nền ( T )

m- Hệ số điều kiện làm việc trong nhóm cọc lấy m=0,85

 1- Hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc

U - Chu vi tiết diện cọc;m U =2.3,14.0,4= 2,512 (m)

li - Chiều dày của lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua, tổng = 29,9 (m)

l2=3,2 ;ml3 = 5,2;m l4 = 5;m l5 = 3,2;m l6 =8.4 ;m l7 =3,4;m l9=1,5(m)

n - Số lớp đất trong phạm vi chiều dài cọc

i: lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua

F: Tiết diện ngang của cọc, F=0,503 (m2)

Rtc - Cường độ của nền đất dưới mũi cọc, tra theo bảng được tra theo bảng3.6 trong giáo trình “ Nền và móng” của PGS TS Tạ Đức Thịnh

Lớp 9 lớp cuội sỏi, chiều sâu đóng cọc là 31,5 m nên Rtc =1500 (T/m2)

Như vậy thay vào công thức (2.2)

→ Pđn=0,7.0,85.(0,9.1,0.2,512.199,744+ 1,0.0,503.1500) = 721,08 (T)

So sánh kết quả tính toán sức chịu tải của cọc thấy Pđn > Pvl Vì vậy để đảmbảo an toàn cho công trình ta chọn tải trọng Ptt = Pvl= 566,049 (T) làm giá trị tínhtoán

II.1.2.3 Xác định sơ bộ kích thước đài, số lượng cọc và cách bố trí cọc trong đài.

Xác định số lượng cọc trong đài.

Hình dáng và kích thước đài cọc phụ thuộc vào hình dáng và kích thước đáycông trình, phụ thuộc vào số lượng cọc trong đài và cách bố trí cọc

 nc: số lượng cọc trong đài

 β : hệ số kể tới tải trọng ngang và mô men, với công trình không chú ý đến tải trọng ngang ta lấy β = 1,3

h – chiều sâu đài cọc, h = 2,0 (m)

Fdsb – diện tích sơ bộ đài cọc

P d

  (T) (2.5)

Trong đó:

+ Ptt: Sức chịu tải tính toán của cọc;m Ptt = 566,049 (T)

+ d : Đường kính cọc;m d = 0,8 m

Thay vào công thức (2.5) → 566,049 98,272

700 7,43

98,27 2.2

tc sb

d

P F

Bố trí cọc trong đài:

Việc bố trí cọc trong đài phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Các cọc chịu tải trọng tương đối đều nhau

- Các cọc phải làm việc đồng thời

- Khoảnh cách giữa các cọc trong đài tốt nhất là từ 3d `

Để tận dụng tối đa khả năng làm việc của cọc chọn khoảng cách giữa các cọc là3d

Dựa trên các nguyên tắc trên ta có sơ đồ bố trí cọc trong đài như sau:

Hình 2.1 - Sơ đồ bố trí cọc trong đài.

II.1.2.4 Kiểm tra, đánh giá giải pháp móng sơ bộ

* Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Do tải trọng thẳng đứng đúng tâm, để cọc làm việc bình thường thì điềukiện sau phải thoả mãn:

+ Pomax: Lực nén lớn nhất tác dụng lên cọc

+ Ptc = 700T

G = tb .h F d = 2,0 2,0 (1,4 3,8) = 21,28 (T)

n = 2 cọc Vậy Pmax = 700 21,282 = 360,64 (T)

Mặt khác Ptt = 566,049 (T)

Điều kiện được thoả mãn, vậy cọc làm việc bình thường

* Kiểm tra cường độ của đất dưới mũi cọc:

Để kiểm tra cường độ của nền đất dưới mũi cọc, ta coi cọc, đài cọc và đất xungquanh cọc là 1 móng khối quy ước như vậy phạm vi móng khối quy ước được xácđịnh dựa vào góc mở  :

n i i i tb

Với i: Góc ma sát trong của lớp thứ i

i : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua

Hình 2.2 - Móng khối quy ước

Để công trình làm việc ổn định thì khối móng quy ước phải thoả mãn điều kiệnsau:

tc

qu qu

d

tc R F

 : ứng suất tính toán tiêu chuẩn tại khối móng quy ước, (T/m2)

F qu : Diện tích đáy khối móng quy ước, được xác định theo công thức:

i

l l

Rqutc = m.(A.Bqu + B.Hqu tbd) + c.D (2.11)Trong đó:

m - là hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1

A, B, D - là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất dưới mũi cọc, được xác định bằng cách tra bảng 1.1

Mũi cọc đặt vào lớp 9 có i= 49038’, tra bảng và nội suy ta có:

A = 3,37 ;m B = 14,48 ;m D = 13,96

- khối lượng thể tích của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước, là lớp cuội sỏi lẫn cát nên ta lấy  = 1,85 g/cm3 = 1,85 T/m3 để tính toán

C - lực dính của lớp đất dưới móng khối quy ước, lấy C = 0 T/m2

Thay vào công thức (2.11):

Rqutc =1 (3,37 6,3 1,85+14,48 29,5 1,85) + 0 13,96 = 829 (T/m2)

Suy raqu = 66,41 (T/m2) < Rtc = 829 (T/m2)

Như vậy điều kiện bài toán (2.9) được thoả mãn

* Kiểm tra khả năng chọc thủng đài của cọc:

Khi cọc làm việc thì phản lực của cọc tác dụng lên đài cọc có thể chọc thủng đài cọc, vì vậy chiều dầy lớp bê tông làm việc (h2) phải đảm bảo điều kiện sau:

2 o cp

P h

Rcp : Cường độ chịu nén giới hạn cho phép của bê tông, lấy Rcp = 7% mác bê tông → Rcp = 210 kG/cm2 = 210 T/m2

Vậy .o 0,9.2,512.210360,64 0,76

cp

P

Ta thấy h2 = 1,5m → thỏa mãn điều kiện (2.12)

Vậy đảm bảo được đài cọc không bị chọc thủng

II.2.Vấn đề biến dạng lún công trình.

Để đánh giá sự ổn định của công trình ta phải đánh giá biến dạng lún củađất nền

Theo TCXD45-78, đối với nhà dân dụng và nhà sản xuất, độ lún giới hạntuyệt đối lớn nhất Sgh = 8cm, và độ lún giới hạn cho phép S ≤ Sgh.

S: Độ lún dự tính dưới nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình

[Sgh]: Độ lún giới hạn cho phép, [Sgh] = 8cm

Để tính lún của công trình, bài toán áp dụng phương pháp “phân tầng lấytổng” Theo đó, chia đất nền dưới khối móng quy ước thành nhiều phân tố đồngnhất có bề dày nhỏ hơn 4b/10 Sau đó tính lún cho từng phân tố này rồi cộng chúnglại với nhau, ta sẽ có được độ lún cuối cùng

Theo quy phạm thì vùng hoạt động nén ép kết thúc ở độ sâu mà tại đó thoảmãn điều kiện:

0,2

pt

bt

   (2.13)Trong đó: pt

 : ứng suất phụ thêm do tải trọng công trình gây ra  : ứng suất bản thân của đất ở độ sâu zbt

Ta có áp lực gây lún được xác định:

Pgl =  – qu  = bt  - γtbqu tb.Hqu

→ Pgl = 66,41 - 1,85.29,5= 7,155 (T/m2)

Ta chia nền đất dưới đáy móng quy ước thành các lớp phân tố có chiều dày

hi = 3 m

pt P k

 (T/m2) (2.14) Trong đó:

k 0 – là hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào l/b và z/b (trabảng II.3 - Bài tập cơ học đất - PGS Tạ Đức Thịnh)

l : là chiều dài của móng khối quy ước: l = 11,88 m;m

b : là chiều rộng của móng khối quy ước: b = 9,48 m

 σbt = γtbtb Hqư + γtbi zi (T/m2) (2.15)Trong đó:

γtbi: khối lượng thể tích tự nhiên của lớp phân tố đất thứ i, T/m3;m

zi: chiều sâu kể từ đáy móng khối quy ước đến điểm tính, m

Kết quả được tính toán dưới bảng sau:

Bảng 4.5.Giá trị ứng suất bản thân và ứng suất phụ thêm

E



 (m) (2.16)

Với: hi = 3 m

i

 : Hệ số phụ thuộc vào loại đất (lấy i= 0,8)

Eoi: Môđun tổng biến dạng của lớp đất, Eo=1312 (T/m2) zi: ứng suất phụ thêm ở giữa lớp thứ i

Thay các giá trị vào công thức ta có:

II.3 Vấn đề nước chảy vào hố móng

Trong khu vực xây dựng có mực nước dưới đất nằm nông tồn tại trong lớpthứ 2 (Sét pha), cách mặt đất 2,5m, mực nước dao động theo mùa Do đó, khi đàohố móng và thi công không gặp nhiều khó khăn Mặt khác, mực nước này cónguồn cung cấp chủ yếu là do nước mưa và nước thải sinh hoạt cho nên cần chú ýtrong mùa lũ, mực nước ngầm có thể thay đổi gây ảnh hưởng đến công tác thicông Vì vậy cần chú ý tiến hành quan trắc mức nước chảy này để có biện pháp xửlý nước chảy vào hố móng trong giai đoạn này

Mực nước ngầm tại khu vực nằm nông ở 2.5m, do đó để đảm bảo công tácthi công được tiến hành thuận lợi, hạn chế lượng nước chảy vào hố móng, đồngthời chống sạt lở thành hố móng, ta có thể áp dụng vòng vây cọc ván gỗ đơn