Chương 1: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng Khu nhà A với quy mô 5 tầng có tải trọng 190 tân/trụ.. Trong phạm vi nghiên cứu đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ khu vự
Trang 1
Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà
A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở
của Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng,
Hà Nội Thiết kế khảo sát địa chất công
trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi
công công trình trên
Trang 2
Mé Dau
Cùng với sự phát triển, Hà Nội là nơi tập trung dân cư đông đúc ngày càng
có nhiều người tập trung về thủ đô sinh sống nên nhu cầu nhà ở là cấp thiết và rộng lớn Đề đáp ứng nhu cầu nhà ở của nhân dân ngày càng tập trung về nội thành là một công việc khó khăn.Trong những năm gần đây, Hà Nội đang tập trung xây dựng các khu chung cư cao tầng cho phù hợp với xu hướng phát triển chung của đất nước Tuy nhiên, để giải quyết vẫn đề này thật tốt thì đòi hỏi phải có sự nghiên cứu địa chất công trình ( ĐCCT ) một cách tỉ mi chính xác để đảm bảo về mặt kinh
tế và kỹ thuật cũng như độ bên của công trình, hạn chế đến mức tối đa những sai sót kỹ thuật có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình
Sau khi học xong giáo trình: “địa chất công trình chuyên môn”, và các môn học khác Nhằm giúp cho sinh viên củng cô kiến thức đã học đồng thời nắm vững những nội dung của các phương pháp nghiên cứu ĐCCT cũng như các bước và nội dung cân thiết khi tiến hành khảo sát ĐCCT đối với các công trình cụ thể, bộ môn Địa chất công trình đã giao cho tôi làm đồ án môn học “ địa chất công trình chuyên
môn °° Với đề tài:
“ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nha A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Thiết
kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên
Qua thời gian nghiên cứu, làm việc của bản thân dưới sự hướng dẫn của thầy
Dương Văn Bình và các thầy cô trong bộ môn, cùng với sự tham gia, giúp đỡ của bạn bè đồng nghiệp đồ án của tôi được hoàn thành với nội dung sau:
Phần Mở đầu
Chương 1: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng
Chương 2: Dự báo các van dé dia chat công trình khu vực xây dựng
Chương 3: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình
Phần Kết luận
Trang 3Ngoài ra còn có các bảng biểu, bản vẽ kèm theo:
e_ Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nên
e_ Mặt bằng bố trí các công trình thăm đò
e Mặt cắt ĐCCT KI-K2, tuyến K1-K3
Tuy đồ án đã hoàn thành nhưng do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản
đồ án này không tránh khỏi sai sót,rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô
và các bạn dé dé an này được hoàn thiên hơn.Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: KS.Dương Văn Bình, cùng các thầy cô trong bộ môn và các bạn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này
Em xin chan thanh cam ơn!
Ha néi, ngay 15 thang I Inadm 2013
Sinh vién: Han Van Tam Lớp: ĐCCT- ĐKTB- K54
Trang 4Chương 1: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng
Khu nhà A với quy mô 5 tầng có tải trọng 190 tân/trụ
Địa hình khu vực xây dựng tương đối bằng phắng, độ chênh cao khụng đáng kế, dao động trong khoảng 0,2 đến 0,3 Đây là khu đất trỗng đang được sử dụng để buôn bán vật liệu xây dựng Cao độ lỗ khoan giả định là 0,0 ( m )
Đề có tài liệu địa chất phục vụ cho giai đoạn lập báo cáo khả thi cho khu nhà A thiết kế 5 tâng, có tải trọng 190 tân/trụ Người ta đó tiến hành khoan khảo sát địa chất công trình khu vực dự kiến xây dựng
Trong phạm vi nghiên cứu đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ khu vực xây dựng của công trình, cơ quan khảo sát đó tiễn hành các công tác sau:
+ Đo vẽ bản đồ địa chất công trình tỷ lệ 1:1000
+ Khoan 5 lỗ khoan với tổng chiều sâu là 125m
+ Lấy 12 mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý của đất đá
Điều kiện ĐCCT là tông hợp các yếu tô địa chất tự nhiên ảnh hưởng đến công tác thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình Điều kiện ĐCCT bao gồm tông hợp các yếu tô về địa chất khác nhau:
+ Yếu tô địa hình địa mạo
+ Yếu tô địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá
+ Yếu tô cầu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo
+ Yếu tô địa chất thuỷ văn
+ Yếu tô về các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình
+ Yếu tô về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên
Trang 5Dưới đây là một số điều kiện ĐCCT của khu vực xây dựng:
1.1 Đặc điểm địa hình- địa mạo
Khu xây dựng nhà A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, với diện tích xây dựng khoảng 4000 m’ Vi trí xây dựng công trình hiện tại chủ yếu là khu đất trống đang được sử dụng để buôn bán vật liệu Nhìn chung địa hình khu xây dựng tương đối bằng phăng, độ chênh cao không đáng kể, dao động trong khoảng 0,2-0,3m Do địa hình đã được san lấp nên thuận lợi cho công tác tập kết máy móc, công tác khảo sát địa chất công trình, công tác xây dựng, cũng như công tác vận chuyền sau này
1.2 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá
1.2.1 Đặc điểm địa tầng
Đắt đá là điều kiện hàng đầu của điều kiện địa chất công trình, nó tham gia vào câu trúc địa chât của vùng nghiên cứu
Kết quả khảo sát địa chất công trình sơ bộ cho biết địa tầng gồm 6 lớp, phân
bố từ trên xuống dưới như sau:
-Lớp 1: Đất lấp có thành phân hỗn tạp
-Lớp 2: Sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng;
-Lớp 3: Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm;
-Lớp 4: Bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ có màu xám đen;
-Lớp 5: Cát pha lẫn hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy;
-Lớp 6: Cát hạt trung màu xám đen, trạng thái chặt vừa, Nso=24
1.2.2.Tính chất cơ lý của các lớp đất nền trong khu vực xây dựng
Trang 6Những tính chất cơ học và vật lý của đất đá bao gồm những tính chất quyết định trạng thái vật lý,quan hệ với nước và những quy luật biến đôi về độ bền và tính chất biến dạng của đất đá
1.2.2.1 Những tính chất vật lý
Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất vật lý của đất được phân ra làm 2 loại,đó
là các chỉ tiêu được xác định trực tiếp bằng thí nghiệm và các chỉ tiêu được tính toán dựa vào các chỉ tiêu thí nghiệm
a Các chỉ tiêu được xác định trực tiếp bằng thí nghiệm
Q + Khôi lượng riêng của đât Tp =1" (g/em' ) Khôi lượng riêng của đât chỉ
h phụ thuộc vào thành phân khoáng vật, thay đổi trong phạm vi hẹp từ 2.65 đến 2.80 ø/cmỶ
+ Khối lượng thê tích tự nhiên 7⁄w= g (g/cm”) Khối lượng thê tích tự nhiên của đất phụ thuộc vào thành phần hạt răn có trong đất và trạng thái của đất đặc trưng cho trạng thái của đất
+ Độ ẩm tự nhiên JŸ = Sỉ ().Phụ thuộc vào lượng nước chứa trong đất và
h
độ lỗ rỗng của đất,đặc trưng cho trạng thái của đất
+ Giới hạn chảy W¿(%) là độ âm mà nếu vược quá nó một lượng không đáng kê,đất có kết câu bị phá hoại,chuyên từ trạng thái đẻo sang trạng thái chảy và chảy nhớt
+ Giới hạn dẻo Wp(%) là độ ầm mà vượt qua nó một lượng không đáng kế,đất có kết câu bị phá hoại,chuyên từ trạng thái nửa cứng sang trạng thái dẻo
b Các chỉ tiêu xác định bằng tính toán
+ Khối lượng thể tích khô 7„ = oh gem’) Khối lượng thể tích khô càng lớn thì đất càng chặt Khối lượng thể tích khô được dùng để đánh giá mức
Trang 7độ chặt xốp của đất, đặc trưng cho trạng thái của đất
CVn
+ Chỉ số dẻo Ip =W¡-Wp (⁄2).Phụ thuộc vào thành phần hat,thanh phan
khoáng vật,đặc điểm môi trường mà nó tôn tại Ip được dùng để phân loại đất
W-Wp
Íp + Độ sệt ls = Dựa vào Is để đánh giá trạng thái của đất,đối với sét pha và sét thì cho kết quả khá chính xác
Trang 8B 0,8 0,74 0,62 0,4
e¡: Hệ số rỗng của đất ứng với cấp áp lực P = 1(kG/cm’)
( Khi tính toán lẫy giá tri e; bang eo )
eọ : Hệ số rỗng ban đầu của đất
ai.›: Hệ số nén lún của đất ứng với cấp áp luc 1-2 (kG/em’)
mạ: Hệ số chuyển đôi từ kết qua tinh Eo theo thí nghiệm nén một trục trong phòng ra kết quả tính Eọ theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời Với đất có trạng thái
từ dẻo chảy đến chảy (I, > 0,75) thì mụ=1, đất có trạng thái từ đẻo mềm đến cứng thì my được xác định theo bảng 1-2
Bang 1-2: Bang tra gia tri m,
Giá trị của mụ ứng với giá trị hệ số rỗng e
Tên đât
0,45 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 Cat pha 4,0 4,0 3,5 3,0 2,0 - - Sét pha 5,0 5,0 4,5 4,0 3,0 2,5 2,0 Sét - - 6,0 6,0 5,5 5,5 4,5
e© Sức chỊu tải quy ước Rọ được tính theo công thức:
Rạ= m[(A.b + B.h).y„+c.D] (kG/em”) (1-2)
Trong đó:
m : Hệ số điều kiện làm việc của nền và công trình, lây m= |
A, B, D: Hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong @
b : Chiều rộng móng quy ước, lấy bằng 100 cm
h : Chiều sâu đặt móng quy ước, lây băng 100 cm
c : Lực đính kết của đất dưới đáy móng (kG/cm”)
+„ : Khối lượng thế tích tự nhiên của đất (g/cm”)
b Với đất rời
Trang 9e_ Mô đun tổng biến dạng Eg tính theo công thức:
Eo=at+C(N+6) (kG/cm’) (1-3)
Trong đó: Hệ số a= 40 khi N >15 và a= 0 khi N <15
C : Hệ số phụ thuộc loại đất, xác định theo bang 1- 3
N : Gia trị xuyên tiêu chuẩn (SPT)
e Suc chiu tai quy uéc Ro dugc tinh theo tiéu chuan TCVN 45-78, bang 1- 4
Bang 1- 4: áp lực tính toán quy ước lên dat rời
Hạt vừa, không phụ thuộc độ âm 5 4
đât cát Hạt nhỏ :
am va bao hoa 3 2
ít âm 3 2.5 Hạt mịn và bụi :
am 2 1.5
Trang 10
Bão hoà nước 1.5 1
eM ôđun biên dạng
s Góc ma sát trong được tính theo công thức:
Sau đây tôi xin mô ta cu thé địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất nên như sau:
1.2.1 Lớp 1: Đất lấp có thành phân hỗn tạp
Đây là lớp đất nằm ngay trên bề mặt và phân bố khắp khu vực xây dựng, có
bề dày thay đổi từ 1,4m hố khoan K1 ( hk K1) đến 1,9m ( hk K2), bề dày trung bình là 1,65m Là lớp đất lấp có thành phần hỗn tạp, trạng thái không ổn định Lớp này ít có ý nghĩa về mặt xây dựng nên không lẫy mẫu thí nghiệm Khi tiến hành xây dựng có thê bóc bỏ lớp này đi
1.2.2 Lớp 2: Sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng
Lớp này phân bố khắp khu vực xây dựng và nằm dưới lớp 1, mặt lớp gặp ở
độ sâu từ 1,4m ( hk K1) đến 1,9m ( hk K2) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 3,7m ( hk
K1) đến 4,7m (hk K4 ) Bề dày của lớp thay đôi từ 2,3m ( hk K1, K2, K3) đến
3,2m ( hk K4), bề dày trung bình lớp là 2,75m Thành phần chủ yếu là sét pha màu nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thê hiện dưới bảng 1-5
Bảng 1-5: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2
2 |Khôi lượng thê tích tự nhiên Yw g/cm” 1,89
3 | Khéi luong riéng Vs g/cm' 2,71
Trang 11
4 _ |Khôi lượng thê tích khô Vo g/cm” 1,514
7 |Độ bão hoà G % 85,1
8_ |Độ âm giới hạn chảy WL % 32,8
9 |Độ âm giới hạn dẻo Wp % 20,1
15_ | Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm* 1,105
16 | Môđun tông biên dạng Eo kG/cmˆ 137,8
¢ Ap lực tính toán quy ước Rọ được tính theo công thức (1-2)
+ voi: 0 = 13°34 Tacó: A=0,279;
B =2,117 ;
D = 4,626 ;
c= 0,141 (kG/cm?);
Ow = 1,89 (g/cem*) thi:
Trang 12Rạ=1.[(0,279.100 + 2,117.100).1,89.10+ 0,141.4,626] = 1,105 (kG/cm?)
1.2.3 Lớp 3: Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm
Lớp này xuất hiện sau lớp 2, ở độ sâu mặt lớp 3,7m ( hk K1) đến 4,7m ( hk K4) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 7,5m ( hk K3 ) đến 8,5m ( hk K4 ) Bề dày của lớp thay đổi từ 2,1m ( hk K1) đến 3,8m ( hk K4 ) Bề dày trung bình là 3,3m Thành phân chủ yếu là sét màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm Tổng số mẫu lây thí nghiệm là 3 mẫu Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thê hiện đưới bảng 1- 6
Bảng 1- 6: Bảng tông hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 3
STT Chỉ tiêu Ký hiệu | Donvi | Giá trị TB
1 |D6 âm tự nhiên W % 27,1
2 |Khôi lượng thê tích tự nhiên Yw g/cm” 1,82
3 |Khôi lượng riêng Vs g/cm” 2,7
4 _ |Khôi lượng thê tích khô Ye g/cm" 1,432
5 _ |Hệ sô lỗ rỗng Eo - 0,888
7 |Độ bão hoà % 82,4
8_ |Độ âm giới hạn chảy W, % 31,6
9 |Độ âm giới hạn dẻo W, % 19,1
15 | Sức chịu tải quy ước R, kG/em* | 0,842
16 | Médun tong bién dang E, kG/cm* 70,9
SV: Nguyễn Trọng Trường -12- Lớp: ĐCCT-ĐKTB - K54
Trang 13- Mô đun tổng biến dạng tính theo công thức (1-1)
Eo = 0,62 2,BB = 70,9 ( kG/cm?)
-_ Áp lực tính toán quy ước Rọ được tính theo công thức (1-2)
+ voi: 0= 7°38’ Tacé: A=0,13;
1.2.4 Lớp 4: Bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ có màu xám den
Lớp này phân bố khắp diện tích khu vực khảo sát, xuất hiện sau lớp 3 Mặt lớp gặp ở độ sâu từ 7,5m ( hk K3 ) đến 8,5m ( hk K4 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 19m (hk K3 ) đến 22m ( hk K4 ) Bề dày của lớp thay đổi từ 11,5m ( hk K3) đến 13,5m ( hk K4 ), bề dày trung bình là 12,7m Thành phần chủ yếu là bùn sét pha
lẫn nhiều hữu cơ có màu xám đen Tổng số lấy 2 mẫu thí nghiệm Các chỉ tiêu cơ
lý của lớp này được thê hiện dưới bảng 1-7
Bảng 1- 7: Bảng tông hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 4
STT Chỉ tiêu Ky hiéu | Donvi |Gid tri TB ] Độ âm tự nhiên W % 47,8
2 |Khôi lượng thê tích tự nhiên Yw g/cm” 1,52
Trang 14
3 |Khôi lượng riêng Vs g/cm” 2,66
4 |Khdi long thé tích khô Ye g/cm” 1,025
7 |Độ bão hoà G % 79,7
8_ |Độ âm giới hạn chảy W, % 48,1
9 |D6 4m gidi han déo W> % 33,5
16 | Médun tong bién dạng E, kG/cm? 17,4
Eo = 0,62 1= 17,4 ( kG/cm?) -_ Áp lực tính toán quy ước Rọ được tính theo công thức (1-2)
+với: [=4°14? Tacó: A=0,065;
B =1,262 ; D=3,533;
c= 0,065 (kG/cm’)
Trang 15L„= 1,52 (g/cm’) thi:
Ro= 1.[(0,065.100 + 1,262.100).1,52.10°+ 0,065.3,533] = 0,43 (kG/cm’ )
1.2.5 Lớp 5: Cát pha lẫn hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy
Lớp này nằm dưới lớp 4, gặp tại các hỗ khoan K1, K5 Mặt lớp xuất hiện ở
độ sâu 20m ( hk K1 ) đến 21m ( hk K5 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 23,4m ( hk
KI ) đến 23,7m ( hk K5 ).Bê dày của lớp thay đôi từ 2,7m ( hk K5 ) đến 3,4m ( hk
KI ), bề dày trung bình toàn lớp là 3,05m Thanh phần chủ yếu là cát pha lẫn hữu
cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy Tổng số lấy 4 mẫu thí nghiệm Các
chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thê hiện dưới bảng 1- 8
Bang 1- 8: Bảng tông hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 5
STT Chỉ tiêu Kýhiệu | Donvi |Giá trịTB
1 | Độ âm tự nhiên W % 28
2 |Khỗi lượng thê tích tự nhiên Yw g/cm” 1,77
3 |Khôi lượng riêng Ys g/cm' 2,65
4 _ |Khôi lượng thê tích khô Ye g/cm” 1,39
6 |Độ lỗ rỗng n % 47,7
7 |Độ bão hoà G % 81,3
8 |Độ âm giới hạn chảy W, % 27,4
Trang 1616 | Môđun tông biên dạng E, kG/cem* 27,9
- Áp lực tính toán quy ước Rạ được tính theo công thức (1-2)
+với: [ =16°31) Tact: A=0,376;
Lớp này có mặt khắp diện tích khu vực khảo sát Mặt lớp gặp ở độ sâu19m (
hk K3 ) đến 23,7m ( hk K5 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 25m Bè dày thay đổi từ 1,3m ( hk K5 ) đến 6,0m ( hk K3 ), bề dày trung bình toàn lớp là 3,65m Thành phần chủ yếu là cát hạt trung màu xám den, trang thai chặt vira, N39=24
Khối lượng riêng tra bảng III.1 Giáo trình đất đá xây dựng : y;=2,65 (g/cm” ) Khối lượng thể tích tra bảng IIIL2 Giáo trình đất đá xây dựng: y„=1,8 (g/cm' ) Khối lượng thể tích khô tra bảng II.2 Giáo trình đất đá xây đựng:
Yo=1,65 (g/cm? )
Trang 17Hệ số tự nhiên e theo độ chặt tra bảng II.3 Giáo trình đất đá xây dựng hay tra trong TCXD 45-78 Thiết kế nên, nhà và công trình: e = 0.65
Lực dính kết C° tra trong TCXD 45-78 Thiết kế nên, nhà và công trình:
C° = 0,01 (kG/cm )
Giá trị xuyên tiêu chuẩn của lớp này là No = 24
e_ Góc ma sát trong của lớp tra trong TCXD 45-78 Thiết kế nên, nhà và công trình:
1.3 Đặc điểm địa chất thuỷ văn
Theo tài liệu khảo sát sơ bộ ban đầu, tại khu vực xây dựng công trình tại thời điểm khảo sát, mực nước dưới đất quan trắc được trong hỗ khoan biến đôi từ 0,5-0,8m Nguồn cung cấp là nước mưa Trong giai đoan khảo sát ĐCCT sơ bộ lấy
1 mẫu nước tại hỗ khoan K3 để phân tích thành phần hoá học của nước Kết quả
biểu diễn theo công thức Cuốc Lốp có dạng như sau:
HCO379.0 0.15 a57M.g21(Na+K)20.3 H7g
1.5 Kết luận và kiến nghị
Qua khảo sát cho thấy cấu trúc nên tại vị trí xây dựng gồm 6 lớp đất :
-Lớp số 1,4, 5: Là những lớp đất yếu, tính biến dạng lớn nên không có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình
Trang 18-Lớp số 3: Là những lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng trung bình, nên
có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình
-Lớp số 2, 6: Là những lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến dạng nhỏ, khả năng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt Do đó khi xây dựng công trình nên đặt móng vào các lớp này
- Địa hình, địa mạo khu vực xây dựng tương đôi bằng phắng, độ chênh cao không đáng kể, dao động trong khoảng 0,2-0,3m, do vậy khả thuận lợi cho công tác khảo sát và thi công xây dựng công trình Khu vực xây dựng nằm gần trục đường giao thông chính nên tiện cho việc chuyên chở vật liệu xây dựng phục vụ cho công trình
- Tại khu vực khảo sát mực nước tĩnh nằm nông cách mặt nên hiện tại từ 0,5 + 0,8m tuỳ thuộc từng vị trí khảo sát Sự tồn tại của tầng chứa nước này có thê gây khó khăn cho việc khai đào hỗ móng và khi thi công đặc biệt là vào mùa mưa Do vậy khi thi công cần có biện pháp phòng tránh nước chảy vào hỗ móng công trình
Chương 2: Dự Báo Các Vấn Đề Địa Chất Công Trình
Khu Xây Dựng
Vẫn đề địa chất công trình là van dé bất lợi về mặt ôn định, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện địa chất công trình không đáp ứng được yêu cầu làm việc bình thường của công trình Do
đó vẫn đề ĐCCT không những phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà còn phụ thuộc vào mục đích xây dựng công trình Tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất, mỗi loại công trình khác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đề ĐCCT khác nhau Vì vậy việc nghiên cứu các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa quan trọng cho phép ta dự báo những bất
Trang 19lợi có thê xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình Từ đó đưa ra những giải pháp hợp lý đám bảo công trình ôn định và kinh tế
Công trình nhà A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban nhân dân Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội dự kiến xây dựng quy mô 5 tầng với diện tích xây dựng khoảng 4000m7
Qua tài liệu đánh giá sơ bộ điều kiện ĐCCT trên lô đất xây dựng, nhìn chung khu xây dựng có địa tầng phức tạp, gồm nhiều lớp có các tính chất cơ lý khác nhau, bề dày biến đổi mạnh Nhiều lớp đất yếu nằm xen kẹp có bề dày khá
lớn
Lớp 1 là lớp đất lập có thành phần hỗn tạp Có bê dày trung bình là 1,65m,
lớp này không có ý nghĩa trong xây dựng nền móng
Lớp 2 là lớp sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng Có bề đày
trung bình là 2,75m, sức chịu tải quy ước là 1.105 kG/cm”, mô đun tổng bién dang
là 137,8 kG/cmÏ Đây là lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến dạng nhỏ, khả năng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt
Lớp 3 là lớp sét pha màu nâu hồng, trạng thái đẻo mềm Có bẻ dày trung bình 3,3m, sức chịu tải quy ước là 0,842 kG/cm”, mô đun tổng biến dạng là 70,9
kG/cm’ Đây là lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng trung bình, nên có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình
Lớp 4 là lớp bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ màu xám đen Có bề dày trung
bình là 12,7m, sức chịu tải quy ước là 0,43 kG/cm”, mô đun tổng biến dạng là 17,4 kG/cm” Đây là lớp đất yếu, sức chịu tải và tính biến dạng lớn nên không có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình
Lớp 5 là lớp cát pha lẫn nhiều hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái chảy
Có bề dày trung bình là 3,05m, sức chịu tải quy ước là 0,83 kG/cm”, mô đun tổng biến dạng là 27, 9 kG/cm”.đây là lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng lớn, nên
có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình
Trang 20Lớp 6 là lớp cát hạt trung màu xám đen, trang thái chặt vừa.Có bề dày trung bình là 3,65m, sức chịu tải quy ước là 4 kG/cm”, mô đun tông biến dạng là 300 kG/cm’ Đây là lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến đạng nhỏ, khả năng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt
Với câu trúc đất nền như trên, khi khi xây dựng công trình có tải trọng trung bình ( tai trong 190 Tan/tru ), có thê phát sinh các vấn đề ĐCCT sau :
- Van đề ôn định về cường độ của đất nền
- Vẫn đề ôn định về biến dạng của công trình
- Vẫn đề nước chảy vào hỗ móng
Sau đây ta xét chỉ tiết các vẫn đề trên:
2.1 Vấn đề ôn định về cường độ của đất nên
Với cấu trúc địa chất và tải trọng 190 Tắn/trụ của khu nhà 5 tầng ở đây ta sử dụng giải pháp móng nông trên nền thiên nhiên là không hợp lý cả về kinh tế và kỹ thuật Vì vậy sử dụng giải pháp móng cọc ma sát sẽ tối ưu nhất với cọc là bê tông cốt thép đúc sẵn, thi công bằng phương pháp máy đóng Diezen
Với giải pháp móng cọc ma sát tôi nhận thấy cọc phải được cắm vào lớp số 6: Cát hạt trung màu xám đen, trạng thái chặt vừa, Nao= 24 Có sức chịu tải quy ước là 4 kG/cmˆ, mô đun tông biến dạng là 300 kG/cm
Dựa vào mặt cắt ĐCCT ta thấy cấu trúc lỗ khoan K1 có đặc điểm địa tầng
biến đổi mạnh, gần khu nhà A nhất cho nên khi tính toán ta chọn cấu trúc địa chất
của lỗ khoan K1 làm cẫu trúc địa chất điển hình
2.1.1 Chọn loại vật liệu và kết cấu cọc
Căn cứ vào điều kiện ĐCCT và kết câu công trình 190 T/trụ ở đây ta dùng cọc
ma sát, câu tạo băng bê tông cốt thép đúc sẵn, tiết diện 35x35cm, chiều dài mỗi đoạn
6m, bêtông Mác 300Ÿ, cốt thép dọc chịu lực là 4 thanh thép $18, loại thép CT-5, cốt thép đai loại Q6 thép trơn, với khoảng cách 5-10 cm ở hai đầu và 15-20 cm ở đoạn giữa Các cọc nối với nhau bằng bản thép dày và được hàn bằng điện
2.1.2 Chọn độ sâu đặt đài cọc chiều dài cọc
Trang 21Bê tông làm đài Mác 300#, ta chọn đài cọc là đài thấp, chiều sâu đặt đài là h
= 1,5m Bề dày của đài là 1,0m, đầu cọc ngàm vào đài là 0,5m Sử dụng 6 cọc bê tông cốt thép nối với nhau có tổng chiều dài là 24m Vậy chiều dài cọc còn lại là 23,5m và tông độ sâu từ mặt đài đến mũi cọc là L =25m Với cách chọn trên thì mũi cọc căm vào lớp cát hạt trung là 1,6m
2.1.3 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc
2.1.3.1 Xác định sức chịu tải theo vật liệu làm cọc
Đối với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tai cua cọc được tính toán theo công thức sau:
Py = k.m.(Rot.Fot +R«.Fe) (2-1)
Trong đó:
Pạ¡: Sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu làm coc (T)
m : Hệ số điều kiện làm việc, thường lây m = 0,85
Rự:: Cường độ kháng nén giới hạn của bê tông,
Rự= 40%mac bê tông =( 40%).300 = 120 (kG/cm” ) = 1200 (T/m”)
Ra: Cường độ kháng nén giới hạn của cốt thép, R„=30000(T/m2)
Fy : Diện tích tiết diện ngang của bê tông (m2)
k: Hệ số chịu uốn đọc trục, phụ thuộc vào tả1 trọng ngang và mô men
tải trọng thăng đứng lấy k=l
Thay các giá trị vào công thức (2-1) ta có:
Py = 0,85.1.(1200 0,1215 + 30000 1.10) =149,43(T)
2.1.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nên
Trang 22Theo quy phạm sức chịu tải đối với cọc ma sát chịu nén được xác định theo công thức:
P =0.1.m.(0,.œ, Sad +ø.F R) (2-2)
i=l
Trong đó:
m: Hệ số điều kiện làm việc, lẫy theo bảng (2-1)
z¡ : Hệ số kê đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc, lấy theo bảng (2-2) z;: Hệ số kê đến ma sát giữa đất và cọc, trong trường hợp cọc nhỏi lay theo bảng (2-3) còn các trường hợp khác lẫy ø z=l
a3: Hé sé anh hưởng của việc mở rộng chân cọc đến sức chịu tải của nền đất ở mũi cọc, được xác định theo bảng (2-4)
U : Chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 4.0,35 =1,4 (m)
l, : Chiều dày của lớp đất thứ ¡ mà cọc xuyên qua (m), bảng (2-6)
n : Số lớp đất trong phạm vi chiều dài cọc, n=6
z,: Lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua;
(T/m'), xác định theo bảng (2-5)
F, : Diện tích tiết diện ngang của cọc
R: Cường độ của nền đất dưới mũi cọc (T/m’) Với cát hạt trung có chiều sâu đóng cọc từ mặt đất là L =25m, ta lẫyR = 500 (T/m”), theo bảng(2-7)
Bang 2-1: Xác định hệ số m
Loại đài cọc Sô lượng cọc trong đài
Trang 23
Bang 2-3: Xac dinh hé so a,
Tỷ sô giữa đường Loại đất
pha, sét
Đóng cọc dẫn bịt đầu không xói và không lây đất bên trong 92 06
nhưng trên có sỏi :
Khoan lỗ rỗng và đúc thân cọc tại chỗ, đóng 0,7 0,5
Khoan lỗ dẫn hướng đê ông cọc với đường kính lỗ khoan 0,6 0,5
Nhỏ hơn đường kính hay cạnh của cọc 5cm 0,7 0,6 Lớn hơn đường kính hay cạnh của cọc 5cm 0,5 0,4
Bang đường kính hay cạnh của cọc là 5cm 0,5 0,5
Bảng 2-5: Xác định lực ma sát giới hạn đơn vị z,
Trang 24Độ sâu | Cat va cát pha (*)
(*) Khi đóng bằng phương pháp xói phải nhân với hệ sô 0,9
Bảng 2- 6: Lực ma sát trung bình theo loại đất