Nền móng công trình đậu văn ngọ, nguyễn việt kỳ pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI H Ọ C BÁCH KHOA Đậu Văn Ngọ - Nguyễn Việt Kỳ NỀN MĨNG CƠNG T R ÌN H (Tái bảnlần thứ nhất) 0 3_6 Ị Q_ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỒC GIA TP HỒ CHÍ MINH - 2010 GT.02.KTh(V) ĐHQG.HCM-10 191 -201O/CXB/395-08 KTh.GT.235-10(T) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẨU C hư ơn g 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Phụ Phụ 1Cơ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG NƠNG Khái niệm phân loại móng nơng Một số khái niệm liên quan Phân bố ứng suất móng - lý thuyết boussinesq Tính tốn sức chịu tải móng nông Kiểm tra biến dạng đất Xác định sức chịu tải giới hạn Tính tốn, thiết kế móng đơn chịu tải tâm lục 1: Một số giá trị lý tham khảo đất lục 2: Giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính tốn C h n g LÝ THUYẾT MÓNG 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 cọc BÊTÔNG CỐT THÉP Cọc đóng Cọc ép Cọc khoan nhồi C h n g KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG c ọ c 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 12 16 19 29 46 49 66 72 76 Sơ lược móng cọc 76 Tính tốn sức chịu tải cọc đơn bê tông cốtthép đúc sẵn 81 Sức chịu tải cọc khoan nhồi 88 Xác định số lượng cọc móng 110 Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng 112 Ví dụ tính tốn 114 C h n g THI CÔNG c ọ c 3.1 3.2 3.3 Tổng quan Xác định sức chịu tải - phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thử cọc Phương pháp thí nghiệm thử động cho cọc Xác định sức chịu tải - phương pháp đóng búaxuyên Phương pháp case Phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg Kiểm định chất lượng thi công cọc khoan nhồi Ví dụ kết kiếm tra chất lượng coc 121 121 126 141 175 175 176 188 192 194 200 205 215 Chương Cơ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KỂ TƯỜNG CHẮN ĐẤT 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Tổng quan loại tường chắn xây dựng Định nghĩa phân tích dải tường chắn cứng Định nghĩa phân tích dải tường chắn mềm Phân tích dải tường chắn có neo Tường cọc ván Trình tự tính tốn sơ giải pháp tường chắn cho cơng trình Chương BƠM HỨr THÁO KHƠ Hố MĨNG TRONG XÂY DựNG CƠNG TRÌNH 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Thoát nước ngang Hạ thấp mực nước sâu hệ thống thoát nước thẳng đứng Những vấn đề cần thiết thiết kế hạ thấp mực nước nhân tạo xây dựng cơng trình Tính tốn lượng nước chảy vào hơ móng Tính tốn hệ thống giếng tháo khơ tương tác lẫn phân bố theo chu vi hố móng TÀILIỆU THAM KHẢO 231 231 261 265 268 279 284 291 293 302 304 307 312 325 LỜI NÓI ĐẦU On định cơng trình mơn học nhằm cang cấp kiến thức cho sinh viền ngành Địa kỹ thuật Môn học liên quan trực tiếp với môn học khác như: Địa kỹ thuật, Cơ học dất đả, Cơng trình xây dựng, On định cơng trình, Thiết kế cơng trình dân dụng cơng nghiệp, Cơng trình giao thơng thủy lợi Bởi móng cơng trình yếu tố định độ hển vững, độ Ổn dinh cơng trình, giá thành cơng trình củng tuổi thọ chúng N Ế N MĨNG CƠNG TRÌNH biền soạn theo để cương mơn học: Nền móng cơng trình, Bộ mơn Địa kỹ thuật, Khoa Kv thuảt Địa chất Dầu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành p hố Hồ Chí Minh Nội dung sách gồm chương Chương 1: Cơ sở lý thuyết tính tốn móng nơng Nội dung chương trình bày lý thuyết tính tốn móng nơng phân tích loại móng nơng ngun tắc trình tự tính tốn Chương 2: Lỷ thuyết móng cọc bề tơng cốt thép Nội dung chương trình bày sơ lược loại cọc bẽ tông cốt thép - nguyền lý làm việc cọc nguyền tắc tính tốn sức mang tỏi cọc Chương 3: Thi công cọc Nội dung chương cung cấp cho sinh viên số kiến thức nguyên tắc trình tự thi cơng loại cọc bê tơng cốt thép thông dụng thực tế xây dựng Chương 4: Kiểm tra chất lượng cọc Nội dung chương trình bày phương pháp kiểm tra chất lượng củng sức mang tải cọc bẽ tông đúc sẵn cọc khoan nhồi phương pháp dã sử dụng thực tế xây dựng Việt Nam Chương 5: Cơ sở tính tốn thiết kế tường chắn đất Nội dung chương trình bày sơ lược loại tường chắn đất thông dụng dã sử dụng Việt Nam - nguyên lý chịu lực phương pháp tính tốn loại tiứmg chắn đất Chương 6: Bơm hút tháo khơ hố móng xây dựng cơng trình Nội dung chương trình bày loại cơng trình cần hạ thấp mực mtóc phục vụ tlii cơng móng Ngun lý phương pháp tính tốn hạ thấp mực nước cho cơng trình phổ biến thực tế xây dựng ViệtNam Các tác giả biên soạn sách với phương pháp dựa tài liệuđã công bố kết hợp với kinh nghiệm tham gia trực tiếp thiết kế, thicông giảng dạy mơn Nền móng cồng trìn mình, nhằm làm tài liệugiảng dạy cho sinh viên ngành Địa làm tài liệutham khảo cho sinh viên, kỹ sư ngành khác lĩnh vực xây dựng cơng trình Cuốn sách dược hồn thành theo phân cơng sau: Đậu Văn Ngọ biên soạn chương 1, chủ biên - 3, 4, trách nhiệ Nguyễn Việt Kỳ biên soạn chương Các tác giả bày tỏ lòng cảm ơn tới nhà bản, tổ chức cá nhân cho phép sử dụng tài cống trân trọng cảm ơn nghiệp Bộmơn Địa Kỹ Nền móng -Trường Đại học Bách khoa Đại học Quốc gia Thành ph Hồ Chí Minh góp ỷ kiến quỷ báu dung sách Vì thời gian lực có hạn nên sách knơng th ể tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi mong nhận dược ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp để lần xuất sau tốt Mọi ý kiến đóng góp, phê bình gửi địa Đậu Văn Ngọ, Nguyễn Việt Kỳ, Bộ môn Địa kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa -Đại học Quốc gia TP Hồ Chí M Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh Chủ biên Đậu Văn Ngọ Chương sở LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT K Ế MĨNG NƠNG 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MĨNG NƠNG 1.1.1 Khái niệm móng Móng phận chịu lực liên kết với kết cấu bên cơng trình, tiếp nhận trực tiếp tồn tải trọng cơng trình truyền xuống phân bố lên đất Móng đảm bảo cơng trình ổn định điều kiện làm việc bình thường trạng thái giới hạn cho phép Tuỳ thuộc vào dạng cơng trình, tải trọng cơng trình đặc điểm địa chất nơi xây dựng mà loại móng khác sử dụng Có hai loại móng: móng sâu móng nơng Mặt B- chiều rộng móng D- chiều sâu ngàm móng (là chiều dày nhỏ tinh từ mặt đất đến đáy móng) Hỉnh 1.1Sơ đồ - móng Nền khu vực đất đá nằm sát đáy móng, trực tiếp gánh đỡ tải trọng cơng trình truyền xuống, giới hạn đường cong dạng bóng neon trịn (H.l.l) Ngồi phạm vi này, ứng suất gây CHƯƠNG móng truyền xuống không đáng kể, không gây biến dạng đất Nếu móng cơng trình đặt lớp đất đá tự nhiên mà không cần cải tạo nền, gọi thiên nhiên Ngược lại, móng cơng trình đặt lớp đất qua cải tạo gọi nhân tạo Chiều sâu vùng đất chịu ảnh hưởng trực tiếp tải trọng gọi chiều sâu nén chặt H nc Chiều sâu xác định từ điều kiện tính lún móng Tại độ sâu đó, ứng suất gây lún 1/5 lần (bằng 1/10 lần đất yếu) ứng suất trọng lượng thân đất gây Móng gọi móng nơng tồn tải trọng cơng trình truyền qua móng gánh đỡ đất đáy móng cịn phần lực ma sát lực dính đất xung quanh móng khơng đáng kể, bỏ qua Cũng định nghĩa: móng nơng loại móng đặt độ sâu bé -6màv D/B < Cịn lại móng sâu Móng nơng loại móng sử dụng phổ biến Ưu điểm loại móng thích hợp cho loại cơng trình dân dụng có tải trọng vừa nhỏ Q trình thi cơng móng đơn giản, dễ dàng kiểm tra chất lượng Hiện giải pháp móng sâu sử dụng phổ biến cho cơng trình có tải trọng lớn, xây dựng đất yếu móng cọc Do móng cọc hạn chế biến dạng lún lớn biến dạng không đất nên đảm bảo ổn định cho cơng trình có tác dụng tải trọng ngang 1.1.2 Các trạng thái giới hạn (TTGH) Trạng thái giới hạn trạng thái mà từ trở kết cấu thỏa mãn yêu cầu đề cho Khi tính tốn theo trạng thái giới hạn, người ta chia làm trạng thái để tính tốn: 1-T rạ n g th i giới h n I: trạng thái giới hạn độ bền (độ an tồn) Tính tốn theo phương pháp đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, không bị ổn định, khơng bị hỏng mỏi chịu tải trọng rung động, lặp, chịu tác dụng đồng thời yếu tố lực ảnh hưởng bất lợi môi trường Chẳng hạn dầm bị gãy phải gánh chịu 5000kG Trong đó, muốn sử dụng nên dùng tải trọng lớn 3000 Vậy hệ số an toàn kat = 5000/3000 = 5/ kG nghĩa giá trị sử dụng từ giá trị gây phá hoại [ơgh] với hệ số an toàn 5/3 c s LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG NƠNG 2- Trạng thái giới hạn I I :trạng thái giớ cấu hay cơng trình khơng bị phá hoại có biến dạng iớn làm cho kết cấu cơng trình trở nên khơng bình thường ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng Do người' ta qui định giá trị biến dạng [Sg/J chấp nhận cho cơng trình làm việc bình thường thỏa mãn điều kiện: s < [SgJ I I I :trạng thái giới 3- Trạng thái giới hạn hình thành phát triển khe nứt Trạng thái chủ yếu áp dụng cho cấu kiện dạng bản, vỏ mỏng, hồ nước, sàn mái, vỏ hầm, Các trạng thái giới hạn ứng dụng vào thiết kế sau: - Đối với móng: khả tính với ba trạng thái Tuy nhiên, chủ yếu cần tính theo TTGH I, ngoại trừ số trường hợp đặc biệt hầm nước đặt đất, tầng hầm cần thiết phải kiểm tra theo giới hạn III - Đối với nền: cần tính theo TTGH I Ví dụ, tính trạng thái giới hạn thứ cho Nền đá, đất cứng có độ lún nhơ Cơng trình đặt có tải trọng ngang dễ xảy trượt sâu cơng trình thủy lợi, cơng trình giao thơng", mái dốc [Pghiủ tải trọng giới hạn gây nên phá hoại nền, [ tải trọng giới hạn gây nên trượt Khi tính theo trạng thái giới hạn I, áp lực đáy móng P đ phải thiết kê nhỏ tải trọng giới hạn với hệ số an toàn kat: Pd^ [PgJ/Kat; Hệ số an tồn thơng thường từ 1.5 đến 2.0 Trạng thái giới hạn thứ II áp dụng cho trường hợp đất qui định độ lún lớn không vượt giới hạn cho phép [Sg/J Theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, cơng trình dân dụng có [Sg)J = cm s < [SgìJ = c/n Ngồi đê đảm bảo điều kiện làm việc ổn định kết cấu bên trên, tiêu chuẩn qui định độ chênh lệch lún hai móng cách đoạn L, cho: (0= A S /L < [ (Og,J= 0.002 - 0.003 ĨJ BƠM HÚT THÁO KHƠ HƠ MĨNG THONG XÂY DựNG CỒNG TRÌNH 313 Đối với giếng đơn hồn chỉnh đặt tầng chứa nước có áp đồng nhất, sử dụng cơng thức sau: s= Q 2nkM M - l l Arsh — X l l - rsh A + ln R R (6.27) X đó: s - độ hạ thấp mực nước tầng chứa nước có áp khoảng cách X tính từ tâm giếng l -chiều dài phần ống lọc hoạt động M -bề dày tầng chứa nước có áp Các ký hiệu khác nêu phần Khi xác định hiệu hệ thống giếng tháo khô tương tác lẫn phân bơ theo chu vi hố móng, độ hạ thấp mực nước điểm phễu hạ thấp mực nước xem tổng mực hạ thấp thành phần giếng Nếu hố móng có dạng hình vng, chữ nhật hay gần vậy, tính tốn sơ xem hố móng diện tích có dạng trịn đường kính lớn Giá trị hạ thấp mực áp lực Stt trung tâm hệ thống tháo khơ dạng trịn theo công thức (6.27) bằng: M-1 nQ 2nkM n - l{ R Arsh - Arsh — + ,l n — số lượng giếng tháo khô; X X Rj (6.28) X bán kính vịng fron Biết độ hạ thấp thiết kế S ịt tâm diện tích thức (6.28) xác định tổng lưu lượng nước cần thiết phải bơm từ giếng hạ thấp, nghĩa tích nQ Số lượng giếng tháo khô cần thiết để hạ thấp mực nước tới độ sâu thiết kế lưu lượng giếng xác định nhờ cơng thức (6.27), (6.28) Đối với giếng đơn khoan vào tầng nước ngầm khơng áp, Argunov đưa cơng thức tính sau: - _ < Ị ị Ẽ ^ ArshL „ Z z l Arsh‘ +ìnl ) nk\ đó: H y l X lR (6.29) X ) -bề dày tầng chứa nước -mực nước động điểm phễu hạ thấp m nước khoảng cách cách tim giếng Các ký hiệu khác nêu 314 CHƯƠNG Đối với cụm hạ thấp gồm hệ thống giếng tương tác lẫn nhau, tương tự trình bày, nước có áp, cơng thức (6.29) có dạng: nQ H - yị = H -l yư Arsh —- — - l A , l , — + ln — (6.30) h rs A / nk ytt chiều cao mực nước động trung tâm khu vực tháo khơ Khi tính tốn, Argunov chấp nhận độ hạ thấp mực nước giếng tháo khô thành phần tổng độ hạ thấp Stt hình thành tác động tồn hệ thống, phần s0 giếng Muốn biết độ xác kết xác định số lượng giếng bơm tháo khơ, kích thước tương quan phân bố, cần phải tính tốn kiểm tra Đế thực công tác này, thường người ta cần xác định mực nước động - điểm đặc trưng phễu hạ thấp mực nước Tính tốn hệ thống tháo khơ dạng vịng trịn thực theo công thức Forhgeimer Trong trường hợp này, tổng lưu lượng hệ thống tháo khô tầng chứa nước ngầm khơng áp hồn chỉnh xác định theo phương trình: Q = n k (2 H - s)s - ị — R-—ln ln (6.31) n đó: s - độ hạ thấp cần thiết trung tâm khu vực tháo khô n - số lượng giếng X u x2 x n -khoảng cách từ trung tâm khu vực tháo khô tới Các ký hiệu khác trình bày phần Khi hạ thấp mực nước v ỉa thống X c 'c định theo cơng thức sau: Q có -= áp, tổng lưu lượng hệ s -2nkM ln R - —ln XỵX2 ■■■xn n Công thức (6.31), (6.32) sử dụng cho hệ thống giếng tháo khơ bố trí theo đường trịn, hình vng, hình chữ nhật hình chữ nhật dài Đối với hình chữ nhật dài, để tính tốn sơ bộ, công thức nêu cần đưa vào giá trị bán kính Xo, nghĩa bán kính vịng trịn lớn Cơng thức (6.31), (6.32) với trường hợp tỷ số BƠM HÚT THÁO KHƠ Hồ' MĨNG TRONG XẢY DựNG CƠNG TRÌNH 315 chiều dài rộng đạt tới 5, số truờng hợp tới 10 Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, khoảng cách giếng với trung tâm khơng q giá trị bán kính ảnh hưởng hệ thống Khi tính tốn hệ thống tháo khô trường hợp khoảng tháo khô dài, cần tách khu vực cần tháo khô thành hai hay ba đoạn tiến hành tính tốn cho đoạn Đối với giếng ven rìa hệ thống, ảnh hưởng hạ thấp mực nước Hiện tượng khơng mong muốn loại trừ cách gia tăng lưư lượng bơm giếng ven rìa giảm khoảng cách giếng khoảng Khi đơn giản hóa tính tốn, giá trị —ln n cơng thức (6.31), (6.32) thay biểu thức ln ln - : n X\X-2"• V —In n đó: x n = In -A = In F-diện tích cần tháo khơ A - bán kính vịng trịn diện tích F Từ cơng thức (6.31), (6.32) có dạng sau: Q = nk(2H s)s (6.34) ln i? - ln J — n nkMs (6.35) Q = ln /? - ln Công suất cho phép (khả thu nước) giếng định theo cơng thức: f= đó: ln d v ỉ -c h i ề u dài h o t động d - đư n g k ín h g iế n g o- v ậ n Thay Vo tích cơng suất cho phép: f = io xác ống lọc tố c d ò n g v ả o c ủ a n c ki0,ta nhận cách biếu diễn lncl.ki0 -g radient áp lực tới hạn (6.37) 316 CHƯƠNG Giá trị gradient áp lực tới hạn xác định theo công thức Abramov: 60 (6.38) í„ = ^ Ngồi ra, gradient áp lực xác định theo công thức Zihardit: = (6.39) ĩ>4k Tương ứng, vận tốc dòng vào v0 xác dịnh thèo công thức Abramov: , 60 (6.40) ư0 = k ~ Y = = ị[k° theo công thức Zihardit: ,1 y[k (6.41) I ỗVÃ 15 Giá trị vận tốc dịng vào cịn xác định theo biểu đồ Abramov (H.6.16) = 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 K(m/ngày đèm) H ình 6.16 Biểu đồ hỗ trợ xác định dịng vào theo cơng thức = 60 tíư Khả thu nước giếng tháo khô xác lập từ tương quan: = đó: f y0 (6.42) f-khả thu nước toàn phần giếng y0 -mực nước động thành giếng giếng phâ theo chu vi khoảnh cần tháo khô 317 BƠM HÚT THÁO KHỎ H ố MÓNG TRONG XẢY DỰNG CƠNG TRÌNH Số lượng giếng n cần đế h t h ấ p m ự c nước ngầm tới độ sâu thiết kế tổng lưu lượng tính t o n c ủ a h ệ thống độ sâu đường kính giếng xác định theo c ô n g t h ứ c : =ị n y0 (

(6.44) đó: y - mực nước hạ thấp trung tâm đường tròn bán kính A, y =H - s ì'o -bán kính giếng Các ký hiệu khác đ ã trình bà3' Đẳng thức (6.43) (6.44) giải cách lựa chọn Do n số nguyên, xem giá trị phải thỏa mãn: ny0 Q q> Q >— (n - l)y0 < — ọ Chiều cao mực thủy động tính từ đáy cách nước ngồi thành giếng tháo khơ hoạt động điều kiện tương tác lẫn xác định theo công thức: y0 * 1, Q_ ln R- — ln n nk XXX (6.45) x2 X„.1 - khoảng cách từ giếng nơi xác định mực thủy động y0 tới giêng cịn lại Khi kết thúc tính tốn cho hệ thống tháo khơ cần so sánh l u lượng nhận giếng tháo khơ với dịng vào giếng cho trước; giá trị chúng trùng độ sâu giếng tham gia vào tính tốn khơng cần thay đổi Trong trường hợp ngược lại cần thay đổi đô sâu giếng (khả thu nước) lặp lại phép tính Khi thi cơng hệ thống tháo khơ vào tầng nước có áp, nhiệm vụ đặt hạ thấp mực áp lực, sô lượng giếng xác định theo công thức: (6.46) h, -chiều dài Ống lọc hoạt động giếng 318 CHƯƠNG h = /ỉ2 = Khi /ỉ„ = h ta có: nh = ^