Gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm và cừ tràm

Chuyên đề nền móng gia cố nền đất bằng bấc thấm và cừ tràm, có file thuyết trình powerpoint và bìa. Bài thuyết trình đã được thầy duyệt, nội dung đầy đủ. Bài báo cáo gồm 2 phần gộp chung phần đầu gia cố nền đất yếu bằng bấc thắm kết hợp đệm cát và bấc thấm ngang, phần 2 gia cố bằng cừ tràm

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY -o0o - BỘ MÔN NỀN MÓNG – KHOA XÂY DỰNG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM Năm 2016 NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 1: CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ DANH SÁCH PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ: CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, trình công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn mạnh mẽ đòi hỏi nhà khoa học phải đương đầu với hàng loạt vấn đề xây dựng công trình lớn, nhà máy công nghiệp nặng đất yếu, khắc phục cố công trình đất bên gây ra… Nền đất yếu vấn đề mà công trình xây dựng thường gặp Cho đến nước ta, việc xây dựng đất yếu vấn đề tồn toán khó người xây dựng, đặt nhiều vấn đề phức tạp cần nghiên cứu xử lý nghiêm túc nhằm đảm bảo ổn định độ lún an toàn công trình Đây vấn đề khó khăn, đòi hỏi kết hợp chặt chẽ kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế để giải Trong phần chuyên đề môn học em xin trình bày phương pháp gia cố đất bấc thấm – cừ tràm, phương pháp áp dụng thực tế đánh giá phương pháp có hiệu kinh tế CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Các vùng đồng phía Nam tồn nhiều vùng đất yếu khu vực vươn phát triển mạnh mẽ khu vực phía Nam nói riêng nước nói chung Đây vùng có nhiều tiềm kinh tế lớn Triển vọng phát triển đòi hỏi nhu cầu xây dựng cao kéo theo vấn đề liên quan đến xử lý đất yếu, cố công trình Trước yêu cầu thực tiễn đất nước nhóm em muốn vận dụng kiến thức học vào thực tế đời sống với mong muốn góp phần nhỏ bé vào phồn vinh chung đất nước Cùng với nhu cầu thực tế quan tâm tìm hiểu vấn đề thoát nước thẳng đứng làm cho chất vật lý đất tốt nên nhóm em chọn đề tài: “Gia cố đất yếu bấc thấm cừ tràm” MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Bước đầu tiếp cận toán thực tế tính toán thiết kế để xử lý đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Bấc thấm: có phạm vi áp dụng rộng rãi không cho công trình nhà dân dụng mà chung cư,cao ốc,cầu,đường Có điều kiện địa chất theo yêu cầu Cừ tràm: dùng thích hợp có hiệu để xử lý đất yếu công trình dân dụng công nghiệp công trình khác với quy mô vừa nhỏ ứng suất trung bình đế móng không vượt 0,8 kG/cm CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU .9 1.1 Giới thiệu đất yếu: 1.1.1 Khái niệm đất yếu: 1.1.2 Một số đặc điểm đất yếu: 1.1.3 Các loại đất yếu thường gặp: 1.2 Các biện pháp cải tạo đất yếu: 13 1.2.1 Mục đích cải tạo đất yếu: .13 1.2.2 Giải pháp cải tạo đất yếu: 14 16 CHƯƠNG II: BẤC THẤM .17 2.1 Giới thiệu chung: 17 2.1.1 Khái quát phương pháp: 17 2.1.2 Cấu tạo bấc thấm: 17 2.1.3 Gia tải trước: 20 2.1.4 Ưu, nhược điểm bấc thấm: .22 2.1.5 Ứng dụng: 22 2.2 Tính toán thiết kế bấc thấm: .22 2.2.1 Cơ sở tính toán thiết kế bấc thấm: 22 2.2.2 Thiết kế gia cố đất yếu bấc thấm: 31 2.3 Thi công gia cố bấc thấm: 39 2.3.1 Thi công đệm cát đầu bấc thấm: 39 2.3.2 Thi công cắm bấc thấm: 40 2.3.3 Đắp vật liệu gia tải dở tải: 45 2.3.4 Đánh giá chất lượng gia cố bấc thấm: 46 2.4 Bấc thấm ngang: .46 2.4.1 Giới thiệu bấc thấm ngang: 47 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Bấc thấm ngang loại vật liệu dạng dùng để thoát nước ngang Kết cấu vật liệu bao gồm lõi nhựa làm Polyvinyl Chloride bao bọc bên loại vải polyester không dệt Bản thân lõi lớp vỏ bọc có kết cấu mềm dẻo tách biệt Lõi chịu áp lực cao khả kháng nén đủ để chịu tải trọng vật liệu đắp trình thi công cấu tạo lỗ dập đặc biệt lõi cấu tạo cho phép thoát nước cao Hơn lớp vải Polyester không dệt có độ bền cao không bị suy giảm môi trường ẩm ướt 47 2.4.2 Đặc tính bấc thấm ngang: .48 2.4.3 Phạm vi ứng dụng bấc thấm ngang: .48 2.4.4 Cơ sở lý thuyết khả ứng dụng bấc thấm ngang thay cho lớp đệm cát: 48 2.4.5 Ưu điểm điển hình việc sử dụng Bấc thấm ngang so với lớp đệm cát: 50 2.4.6 Thi công bấc thấm ngang: .50 CHƯƠNG III: CỪ TRÀM 59 3.1 Giới thiệu cừ tràm: 59 3.2 Lịch sử cừ tràm: 60 3.3 Đặc điểm cừ tràm: 65 3.3.1 Cọc tràm: .65 3.3.2 Cách đóng cừ tràm: .66 3.4 Đặc điểm làm việc: 67 3.5 Tính toán cọc tràm: 68 3.5.1 Theo khả chịu tải: 68 3.5.2 Tính toán cọc tràm theo khả biến dạng: 69 3.6 Một số vấn đề thiết kế móng cọc tràm: .71 3.7 Phương pháp thi công hạ cọc: 74 3.8 Ứng dụng cừ tràm: 75 Gỗ tràm dùng làm cọc phải có tuổi từ năm trở lên đường kính khai thác không nhỏ 4cm chiều dài cọc tràm lớn 4m không nhỏ 5cm chiều dài cọc tràm nhỏ 4m Thân cọc tràm phải thẳng để hạn chế khả uốn dọc chịu tải trọng Lõi cọc tràm sử dụng phải tươi, không bị mục không bóc vỏ Các cọc tràm trước dùng phải tưới ẩm dưỡng hộ theo quy định cụ thể quy trình thi công .76 Cọc tràm dùng trường hợp móng cọc đài thấp chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng chính, không thích hợp móng cọc đài cao có tải trọng ngang tác dụng .76 Cọc tràm không nên dùng nơi xảy tượng động đất xuất dạng đất hoàng thổ có tính lún ướt 76 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ 4.1 Kết luận: 77 4.1.1 Bấc thấm: .77 4.1.2 Cừ tràm: 77 4.2 Kiến nghị: 77 4.2.1 Bấc thấm: .77 4.2.2 Cừ tràm: 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU 1.1 Giới thiệu đất yếu: 1.1.1 Khái niệm đất yếu: Đất theo thuật ngữ địa chất tất sản phẩm hình thành phong hóa lớp vỏ đá bao quanh Trái Đất, không dính dính với độ bền liên kết nhỏ gấp nhiều lần so với độ bền thân hạt khoáng Đất tự nhiên gồm ba hợp phần chính: hạt khoáng rắn, nước thể bao dạng khí Điều kiện hình thành đất tự nhiên định đặc điểm tính chất lý đất Đất yếu thuật ngữ dùng loại đất có thành phần tính chất không đáp ứng với số yêu cầu kỹ thuật nhằm sử dụng chúng công tác xây dựng cụ thể Thuật ngữ mang tính tương đối gắn liền với công trình cụ thể, ví dụ với loại công trình đất xem yếu với loại công trình khác không xếp vào loại đất yếu 1.1.2 Một số đặc điểm đất yếu: Khái niệm đất yếu mang tính tương đối phụ thuộc vào trạng thái vật lý tương quan khả chịu lực đất với tải trọng mà công trình truyền xuống Một số đặc điểm nhận biết đất yếu: • • • • • • • • Sức chịu tải bé (0.5-1 kg/cm2) Đất có tính nén lún lớn (a > 0.1 kg/cm2) Hệ số rỗng e >1.0 Độ sệt lớn B >1.0 Môdun biến dạng bé (E0.8 • Thành phần vật chất hữu cao 1.1.3 Các loại đất yếu thường gặp: Đất sét mềm: Gồm loại đất sét sét tương đối chặt, trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp Hình 1.1: Công trình đất sét mềm CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Đất bùn: Các loại đất tạo thành môi trường nước, thành phần hạt mịn, trạng thái no nước, hệ số rỗng lớn, yếu mặt chịu lực Hình 1.2: Công trình đất bùn Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, hình thành kết phân hủy chất hữu có đầm lầy (hàm lượng hữu từ 20 - 80%) 10 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Hình 3.4: Chung cư Thanh Đa - Quận Bình Thạnh - TP HCM xây dựng vào khoảng năm 1968-1972 dùng cừ tràm Thực tế chứng minh công trình tồn tốt dù kiến trúc không phù hợp phần kết cấu sập đổ hư hỏng theo thời gian Trong số có hộ cấp 4, đến chung cư đến tầng tồn đến minh chứng cho kinh nghiệm người trước việc sử dụng cừ tràm giải pháp hiệu gia cố móng cho công trình nhỏ + thấp tầng Hình 3.5: Công trình sử dụng cừ tràm bị hư hại tiếp tục sử dụng 64 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ 3.3 Đặc điểm cừ tràm: 3.3.1 Cọc tràm: Hình 3.6: Cọc tràm Cọc tràm làm từ cừ tràm vật liệu gỗ nên xem vật liệu có tính truyền lực đẵng hướng, đặc thù tràm có cong, thẳng, tuổi đời khác Việc sử dụng cọc tràm phụ thuộc nhiều vào mực nước ngầm năm, mà mực nước ngầm thay đổi theo mùa, vùng có thay đổi mực nước ngầm khác Tuy nhiên có chứng cho thấy, môi trường nước (đặc biệt môi trường biển) cọc bị vi sinh nồng độ hóa chất (đặc trưng độ pH đất) ăn mòn nhiều Bảng 3.1: Một số loại cọc tràm thông dụng STT Tên vật tư Cừ tràm Cừ tràm Cừ tràm Cừ tràm Cừ tràm Gốc (cm) 5-7 6–8 7–9 – 10 10 - 15 Quy cách Dài (m) 2.5 – 2.5 – 2.5 – 2.5 – 2.5 – 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 65 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ 3.3.2 Cách đóng cừ tràm: Có thể tham khảo công thức cọc tre để tính số lượng cọc m2: n= 40000 ( e0 − eyc ) π d ( + e0 ) (III.1) Trong đó: n: Số lượng cọc d: Đường kính cọc eo : Độ rỗng tự nhiên e yc : Độ rỗng yêu cầu Từ công thức ta thấy: • Đất yếu vừa có độ sệt I L = 0.55 ÷ 0.60 , cường độ chịu tải thiên nhiên R0 = 0.7 ÷ 0.9 kG / cm đóng 16 cọc cho 1m2 • Đất yếu có độ sệt I L = 0.7 ÷ 0.8 , cường độ chịu tải thiên nhiên R0 = 0.5 ÷ 0.7 kG / cm đóng 25 cọc cho 1m2 • Đất yếu có độ sệt I L > 0.8 , cường độ chịu tải thiên nhiên R0 < 0.5 kG / cm đóng 36 cọc cho 1m2 Theo 22TCN 262-2000 cọc tre đóng 25cọc/1m2, cừ tràm 16cọc/1m2 Cần thiết phải đóng cừ rộng diện tích móng, cạnh từ 0,1 - 0,2m để tăng sức chống cắt cung trượt Thí dụ điển hình công trình chợ Tân Quy Tây, trụ sở công ty xây dựng đường Xô Viết Nghệ Tĩnh lô IV cư xá Thanh Ða, diện tích đóng cừ tràm bị thu hẹp đáng kể, đóng lùi sâu vào bên cạnh móng dẫn đến lún lún lệch Hình 3.7: Đóng cọc tràm 66 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Có người “cầu kỳ” đóng chung quanh trước đóng dần vào - ý muốn tạo nén chặt đất phạm vi đóng cừ Thực chất không tác dụng mà cực cho việc thi công, cừ không lèn chặt đất bùn Về độ sâu móng cừ tràm, nhiều người có thói quen đặt đầu cừ tràm phải nằm mực nước ngầm thấp Ðiều đưa đến việc phải đặt đáy móng sâu, gây bất lợi cho thi công, vào mùa mưa Các tài liệu địa chất cho thấy: vị trí cao mạch nước ngầm, đất ẩm ướt, độ bão hòa cao, đủ độ ẩm để đầu cừ tràm không bị khô không bị mục Vì vậy, tùy theo chất đất bên mực nước ngầm, chọn đầu cừ tràm cao mực nước ngầm, đầu cừ ẩm ướt Ở đất sét, nước mao dẫn lên đến - 6m Một thói quen cần tránh thi công lấy cát phủ lên đầu cừ sau đóng Nhiều người đóng xong cừ phủ lên đầu cừ lớp cát dày (cấu tạo sai) Khi làm vậy, áp lực đáy móng, cát chui xuống bùn hay len vào kẽ rỗng bên lớp bê tông lót Theo dòng chảy, cát chuyển dịch Hoặc công trình kề bên đào móng, cát sụt lở, chiều dày lớp cát đệm thi công không Đều nguyên nhân gây lún hay lún không Cách khác thường gây lún “xem thường” lớp bê tông lót, đá - xuống trải hồ vữa xi măng bên trên, cán Lúc này, áp lực đáy móng, dẫn đến kết cấu lớp lót không vững, biến dạng gây lún sụt Như cần thiết phải tạo lớp lót bê tông đá 1-2 đổ trực tiếp đầu cừ để tạo liên kết thành khối Ngoài việc phủ cát làm móng không liên kết với khối cừ tràm nên độ cứng – móng bị giảm yếu, bị rung động xe chạy bên bên cạnh Mặt khác ảnh hưởng lực xung động, lớp cát đệm bị chảy làm gia tăng độ lún rung động công trình Vậy thiết phải đặt đầu cừ tràm (cọc tre) vào lớp bêtông lót để lực đứng ngang truyền từ móng sang khối cừ tràm, để móng cừ tràm tạo thành khói chịu lực, lớp cát đệm trung gian 3.4 Đặc điểm làm việc: Theo 22TCN 262-2000, tính toán xem vùng đất có cọc đất đắp Với cừ dài - 5m, đường kính gốc 10 - 12cm, - 8cm mật độ 25 cây/m² sức chịu tải đất đạt từ 0.6 – 0.9 kg / cm² : − 9T / m Về mặt lý thuyết, có nhiều ý kiến khác nên làm cho móng cừ tràm kết hợp thành khối "rắn" Vì đất bùn, cừ tràm có tác dụng liên kết với móng tạo thành khối để chuyển lực xuống sâu - 5m (đáy khối cừ tràm) Từ khối cừ tràm đủ sức chịu lực, chống cắt cung trượt gây đáy móng Khi móng bị phá, đất đáy móng hình thành cung trượt, số lượng đường kính cừ tràm phải đủ để chịu lực cắt cung trượt Thực tế thiết kế thi công móng cừ tràm qua số kinh nghiệm thử tải, theo dỏi lún cho thấy: Một số công trình ổn định tốt điều kiện thích hợp Một số công trình có độ lún lớn 30cm, nguyên nhân không hoàn toàn móng lún móng mà chủ yếu tòan khu vực bị lún, kéo công trình lún theo 67 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Hầu hết khu vực trước đầm lầy ruộng lúa, sau san lấp với chiều dày trung bình mét, cho dù lớp có lèn chặt di (Khu Đinh Bộ Lĩnh F26, Khu Bắc Van Thánh, Khu Nguyễn hửu Cảnh F22 Q BT, Khu Đô thị Q6, Q7 Nhà Be vv ), tất sau năm có độ lún 30 cm, nhà xây dựng thân "hưởng" 30cm lún khu vực Đó điều mà nhà thiết kế nghiên cứu thường không đề cập đến, hiệu ứng ma sát âm xảy làm giảm khả chịu tải Móng cừ tràm phát huy tác dụng tốt tựa vào lớp đất tốt Nếu cọc tràm nằm hoàn toàn sét nhão, tác dụng gia cố không nhiều, công trình bị lún theo thời gian Lúc này, nên chọn phương án gia cố khác Với quan điểm đóng cừ tràm đất bùn gọi gia cố làm cho chất vật lý tốt hơn, để từ tính sức chịu tải hoàn toàn sở đất bùn giống chất dẽo, đóng chổ xì lên chổ khác,…Khi ta đóng xong hố cừ tràm với đầu cừ ló lên khỏi đáy hố khoảng 15cm sáng hôm sau không thấy đầu cừ đâu giống nhổ Thật bùn xì lên lấp đầu cừ, mà ta đổ xong lớp bê tông lót, bùn theo khe hở mà xì lên, Thực tế cho thấy 25 năm sau XD chung cư Thanh Đa khảo sát lại (Tài liệu Công Ty Kiểm định TP HCM) cho thấy bùn lớp bùn ngày Đi tìm lý thuyết cho việc Thiết kế cừ tràm không phù hợp thực tế Ở Sài gòn trước năm 1975 TS.Phan Ngọc Thể đơn giản xem nhóm cừ tràm nhóm, bó tính toán khối móng Nền Sét (góc ma sát = 0) Mỹ tính toán đơn giản phù hợp Từ cách tính điều quan trọng mà xem kinh khủng "kích thước móng cừ tràm lớn khả chịu tải m2càng giảm" 1m2 cừ tràm chịu 80 kPa tăng lên 2m 70 kPa làm thành bè có giảm 50 kPa, Thực tế thấy mà chưa có đề tài nghiên cứu đề cập đến Nếu bỏ qua không xét đến độ lún > 20cm toàn khu vực bị lún (và lún kéo dài cho vài năm sau nửa) mà xét đến cục móng suy đoán độ lún lấy để khẳng định được, tượng lún thứ cấp, tượng trồi đất v.v… Mà xảy lớn mà ta chưa có sở giải 3.5 Tính toán cọc tràm: 3.5.1 Theo khả chịu tải: a) Sức chịu tải tính toán cọc tràm đơn theo điều kiện vật liệu xác định theo biểu thức: Pd = 0.6 Fc * Rng (III.2) Trong đó: Fc : Diện tích tiết diện ngang cọc tràm Rng : Cường độ tính toán dọc thớ gỗ tràm (phần lõi), lấy trị số Rnén (kg/cm2): Gốc : 260 Thân : 374 Ngọn: 290 Rkéo (kg/cm2): Gốc: 369 Thân: 513 Ngọn: 296 68 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Ruốn (kg/cm2): Gốc: 57 Thân: 81 Ngọn: 79 b) Sức chịu tải tính toán cọc tràm đơn theo điều kiện đất xác định sau: Đối với cọc tràm làm việc giống cọc chống, trị số Pd tính toán theo công thức: Pgh Pd = K1 (III.3) Trong đó: Pgh = Rc * Fc Rc : sức kháng tính toán đất mũi cọc Khi số liệu thí nghiệm khảo sát địa điểm xây dựng, trị số Rc lấy sơ lấy giá trị bảng 4-2, trị số Rc xác định sơ theo công thức: Rc = 1.3* c * N c + γ * l * N q + 0.6γ * dc * Nγ (III.4) Trong đó: l: Chiều dài cọc tràm N c , N q , N γ tra bảng 4-3 phụ lục c: Lực tính đơn vị ( T / m ) d c : Đường kính cọc tràm γ : Trọng lượng thể tích đất độ sâu mũi cọc ( T / m3 ) 3.5.2 Tính toán cọc tràm theo khả biến dạng: a) Độ lún ổn định (độ lún cuối cùng) móng cọc tràm tính theo sơ đồ móng khối quy ước sơ đồ móng tương đương: Nếu tính toán móng cọc tràm theo sơ đồ móng khối quy ước, trị số độ lún ổn định S xác định sau: Khi kích thước đáy móng khối quy ước nhỏ 10m, trị số S tính toán theo công thức sau đây: n S = ∑ βi * i =1 n S = ∑* i =1 n S = ∑* i =1 hi * σ zi Eoi (III.5) hi * σ zi + ε1i (III.6) ε1i − ε i hi + ε1i (III.7) Trong đó: βi = − 2*(µoi ) − µoi (III.8) 69 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ E oi : Module biến dạng hệ số nén lớp đất thứ i ε1i & ε 2i : Hệ số rỗng lớp đất thứ I ứng suất trung bình trọng lượng thân đất, ứng suất trung bình phụ thêm tải trọng công trình trọng lượng khối móng quy ước gây nên, xác định biểu đồ đường cong nén hi & µ oi : Chiều dày hệ số nở hong lớp đất thứ i σ zi : Ứng suất trung bình phụ thêm lớp đất thứ I, nằm phạm vi chịu nén dướ mũi cọc tràm n: Số lớp đất khảo sát nằm phạm vi chịu nén mũi cọc tràm Khi kích thước đáy móng khối quy ước lớn 10m, trị số S tính toán theo công thức: n S = bpo M ∑ i =1 K i − K i −1 Eoi (III.9) Trong đó: b: bề rọng móng móng khối quy ước hình chữ nhật hay đường kính móng khối quy ước hình tròn po : ứng suất trung bình đáy móng khối quy ước M: hệ số hiệu chỉnh xác định theo dẫn TCXD 45-78 K i & K1− i : hệ số tra bảng TCXD 45-78 Việc xác định chiều dày phạm vi chịu nén quy định TCXD 45-78 b) Khi thiết kế cọc tràm đóng lớp đất dính bão hòa nước, loại bùn sét hữu cơ, loại đất than bùn than bùn, để dự đoán độ lún diễn biến theo thời gian sơ xác định theo công thức gần dựa sở lý thuyết cố kết thấm: S (t ) = a * hpo (1 − M z ) + ε1 (III.10) Trong đó: 2 ∞ −i π M z : hệ số phụ thuộc vào Tz xác định theo công thức M z = ∑ e π i =1 i Hoặc xác định biểu đồ 70 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM Tz NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Hình 3.8: Quan hệ Mz với Tz k (1 + ε tb )  t  Tz = Cz  ÷ với Cz = z h  aγ n t: thời gian xác định độ lún h: chiều dày lớp đất mũi cọc tràm nằm phạm vi chịu nén k z hệ số thấm đất mũi cọc tràm theo phương thẳng đứng γ n trọng lượng thể tích nước lỗ rỗng ε1 & ε tb hệ số rỗng ban đầu hệ số rỗng trung bình đất trình cố kết mũi cọc tràm Các ký hiệu giống phần trình c) Khi đánh giá dộ lún móng cọc tràm diễn biến theo thời gian, xét đến ảnh hưởng biến dạng từ biến yếu tố nhớt đất gây nên, trị số S (t ) trường hợp xác định theo biểu thức:  ηt    − ÷   S (t ) = hpo  a1 + a2  − e  a  ÷  ÷    (III.11) Trong đó: a1 , a2 & η : Các thông số xác định thực nghiệm máy nén cố kết chiều Đối với thông số η xác định máy cắt ứng biến tính theo công thức: τ − τ gh (III.12) η= * hd (sec.kG / cm ) v Trong đó: τ , τ gh : Ứng suất cắt ứng suất cắt giới hạn ( kG / cm ) v: Tốc độ biến dạng mẫu đất (cm/sec) hd : Chiều cao mẫu đất thí nghiệm (cm) 3.6 Một số vấn đề thiết kế móng cọc tràm:  Đài móng cọc tràm (tùy theo loại móng cứng, tuyệt đối cứng hay móng có độ cứng hữu hạn …) dùng loại vật liệu bêtông đá hộc, bêtông bêtông cốt thép Đối với đài móng bêtông đá hộc bêtông, nên dùng mác (số hiệu) lớn hay M100; đài móng bêtông cốt thép nên dùng mác M150 Chiều dày đài cọc lượng cốt thép cần thiết bố trí đài cọc xác định kết cấu chịu uốn theo dẫn Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông bêtông cốt thép  Dưới đáy đài cọc thường cấu tạo lớp bêtông lót dày 100mm bêtông đá 4x6cm, bêtông gạch vỡ với mác (số hiệu) không nhỏ M50 Khi đáy đài cọc đặt trực tiếp lớp đất dính, lớp bùn, đất than bùn, than bùn, cấu tạo thêm lớp cát trung đầm chặt dày 100mm để tạo điều kiện thoát 71 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ nước đất Nếu đáy đài cọc đặt trực tiếp loại cát nhỏ, cát bụi bão hòa nước, không cần cấu tạo thêm lớp cát trung  Kích thước đáy đài cọc lúc ban đầu xác định sơ dựa vào điều kiện ứng suất trung bình đáy đài tải trọng công trình, trọng lượng đài đất phủ đài không vượt 0,8 kG/cm2  Số lượng cọc tràm bố trí phạm vi đài cọc, xác định dựa vào điều kiện tác dụng tải trọng công trình Nếu móng công trình chịu tải trọng tâm, số lượng cọc tràm cần thiết nc xác định theo biểu thức: nc ≥ ∑P+Q (III.13) Pd Khi móng công trình chịu tải trọng lệch tâm, trị số nc tính toán theo công thức: nc ≥ 1, ∑P+Q (III.14) Pd Trong : ΣP Q: tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tác dụng mặt đài cọc trọng lượng thân đài cọc đất phủ đài cọc Pd : sức chịu tải tính toán cọc tràm đơn  Mật độ cọc tràm bố trí phạm vi đài cọc xác định theo biểu thức: mc ≥ nc F (III.15) Trong : mc: Mật độ cọc tràm ( số cọc/m2 ) F: Diện tích đáy đài cọc ( m2 )  Việc bố trí số lượng cọc tràm đáy đài cọc phải đảm bảo điều kiện lực tác dụng đỉnh cọc nguy hiểm không vượt sức chịu tải tính toán cọc tràm đơn có xét đến hiệu ứng nhóm Đối với móng chịu tải trọng tâm: Pi ≥ ∑P +Q ≤ C P (III.16) e d nc Đối với móng chịu tải trọng lệch tâm: + Khi moment uốn tải trọng công trình truyền xuống tác dụng theo phương: Pi ≥ ∑ P + Q + ∑ M x ≤ C P n ∑x nc c i =1 c d (III.17) i + Khi moment uốn tải trọng công trình truyền xuống tác dụng theo hai phương: Pi ≥ ∑ P + Q + ∑ M x + ∑ M y ≤ C P n ∑x ∑y y c nc i =1 x nc i i =1 c d i (III.18) 72 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ 73 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ 3.7 Phương pháp thi công hạ cọc: Hạ cọc thủ công : Dùng vồ gỗ rắn loại có trọng lượng từ 8-10kg cho người người để đóng Để tránh làm dập nát đầu cọc ta bịt đầu cọc sắt Cọc đóng xong phải cưa bỏ phần dập nát đầu cọc, cọc chưa xuống sâu mà đầu cọc dập nát nhổ bỏ Trường hợp đất yếu bùng nhùng mà đóng cọc vồ cọc bị nẩy lên nên hạ cọc phương pháp gia tải, kết hợp rung lắc Đây công việc khó nhọc, tốn nhiều công sức thời gian Hình 3.9: Đóng cừ tràm thủ công Hạ cọc máy : Có thể dùng gầu máy đào để ép cọc Ở số nơi cải tiến búa máy phá bê tông cách chụp thêm mũ chụp để đóng cọc Máy nén khí trường hợp dùng loại có công suất nhỏ, áp lực nén khoảng 4-8atm, máy nén khí dùng đồng thời cho 5-6 máy đóng cọc Phương pháp thi công nhanh, đỡ vất vả đóng cọc hố móng có 20cm nước Hình 3.10: Đóng cừ tràm máy 74 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Sơ đồ hạ cọc: Nếu khóm cọc ruộng cọc gia cố tiến hành đóng từ Nếu dải cọc hàng cọc đóng theo hàng Đối với cọc cừ kè vách hố đào đóng từ hàng cọc xa mép hố đào trở vào Tại Hà Nội, thi công cọc tràm thường làm theo trình tự sau: • Đào đất • Đóng cọc tràm • Rải lớp vỏ bao nylon • Đặt cốt thép đổ bê tông (dạng móng bè) Kết quả: nhà liền kề với xây dựng sử dụng không thấy nứt, nghiêng Còn lún Như việc đặt trực tiếp móng công trình lên đầu cọc tre cừ tràm tốt Còn việc sử dụng vật liệu rời (cát, đá) có lẽ sử dụng phần cường độ tăng thêm tác dụng làm chặt đất cọc tre cừ tràm 3.8 Ứng dụng cừ tràm: Theo kinh nghiệm, nên sử dụng cừ tràm vùng đất yếu, đất bùn, có sức chịu tải thấp Không nên lạm dụng cừ tràm, phài làm nên dùng cho nhà tầng (do kích thước móng không lớn) phải có biện pháp giám sát thật kỹ (kích thước, mật độ đóng, coi chường bị bẻ cừ,v.v… ) Sử dụng tốt bên có lớp đất tốt mà mũi cừ cắm vào được, cừ tràm làm việc theo vật liệu cừ, ta xây nhà tầng Vì cừ tràm nằm mực nước ngầm đất thời gian vỏ cừ tràm mục dần, nhiều công trình đào bới lên cho thấy 10-15 năm vỏ cừ tràm bị phá huỷ dần tuỳ theo tính chất nước ngầm, ma sát vỏ cừ tràm lớp đất không ban đầu Khi vỏ cừ tràm bị mục, đường kính cừ tràm bị thu hẹp lại, sức chống mũi cừ tràm giảm Cho nên không nên sử dụng cho công trình 3,4 tầng có niên hạn sử dụng 50 năm Cọc tràm giống loại cọc gỗ khác dùng thích hợp có hiệu để xử lý đất yếu công trình dân dụng công nghiệp công trình khác với quy mô vừa nhỏ ứng suất trung bình đế móng không vượt 0,8 kG/cm2 Cọc tràm có tác dụng để gia cường công trình, làm tăng độ chặt đất, tăng sức chịu tải đất Các loại đất yếu dùng thích hợp cho cọc tràm móng cọc tràm bao gồm loại cát nhỏ, cát bụi trạng thái rời bão hòa nước, loại đất dính (cát pha sét, sét pha cát sét) trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy chảy, loại đất bùn, đất than bùn, than bùn Tùy theo trị số tính chất tác dụng tải trọng công trình tùy theo sơ đồ địa chất cụ thể khu vực xây dựng mà lựa chọn đường kính, chiều dài mật độ thích hợp Đường kính cọc tràm thường dùng từ 8cm đến 10cm, chiều dài cọc tràm nên chọn từ 3m đến 5m, mật độ cọc tràm (số cọc/m2) tùy theo loại đất trạng thái độ lớn tải trọng mà sử dụng từ 16 cọc/m đến 49 cọc/m2 (sử dụng dải cọc) 75 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ Thông thường, loại cát nhỏ, cát bụi trạng thái rời bão hòa nước sử dụng độ từ 16 cọc/m2 đến 25 cọc/m2, loại cát pha sét sét pha cát trạng thái dẻo mềm, chảy dẻo chảy sử dụng từ 25 cọc/m đến 36 cọc/m2, loại sét trạng thái chảy loại bùn sét, đất than bùn than bùn sử dụng từ 36 cọc/m2 đến 49 cọc/m Đỉnh cọc tràm thiết kế luôn phải bảo đảm nằm mực nước ngầm thấp nước ngầm tính chất xâm thực Ở nơi có thủy triều lên xuống thất thường, thiết kế phải đảm bảo định cọc tràm mực nước xuống thấp Gỗ tràm dùng làm cọc phải có tuổi từ năm trở lên đường kính khai thác không nhỏ 4cm chiều dài cọc tràm lớn 4m không nhỏ 5cm chiều dài cọc tràm nhỏ 4m Thân cọc tràm phải thẳng để hạn chế khả uốn dọc chịu tải trọng Lõi cọc tràm sử dụng phải tươi, không bị mục không bóc vỏ Các cọc tràm trước dùng phải tưới ẩm dưỡng hộ theo quy định cụ thể quy trình thi công Cọc tràm dùng trường hợp móng cọc đài thấp chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng chính, không thích hợp móng cọc đài cao có tải trọng ngang tác dụng Cọc tràm không nên dùng nơi xảy tượng động đất xuất dạng đất hoàng thổ có tính lún ướt 76 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận: 4.1.1 Bấc thấm: So với việc sử phương pháp khác dùng giếng cát, loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc vôi…), phương pháp Silicat hóa dùng bấc thấm đảm bảo khả thoát nước tốt, đem lại hiệu thiết thực cho việc xử lý đất yếu Bấc thấm với khả ứng dụng linh hoạt cho nhiều loại công trình với nhiều phạm vi xử lý khác thật khẳng định ưu phương pháp xử lý đất yếu Thời gian thi công bấc thấm nhanh, điều giúp đẩy nhanh tiến độ thi công công trường Mặt khác kết ghi nhận từ công trình thực tế cho thấy việc dùng bấc thấm giúp đẩy nhanh tốc độ cố kết 4.1.2 Cừ tràm: Không nên đánh giá thấp khả chịu lực cừ tràm Không nên sử dụng cừ tràm nơi có điạ chất yếu sâu, nên hạn chế sử dụng móng có rung động lớn, trường hợp nên thay đổi thành cọc bê tông hay giải pháp móng kết hợp khác Nên phân bố áp lực đồng móng, độ lún móng gia cố cừ tràm cần quan tâm, khả chịu lực tối đa sau gia cường nên lấy từ 0.6-0.8 kg/cm Đường kính, chiều dài, mật độ cừ (16 cây/m 25 cây/m2 35 cây/m2 ) cần quan tâm Cấu tạo chất lượng thi công lớp vật liệu chèn đầu cọc ảnh hưởng lớn đến độ lún chất lượng cừ tràm Độ ẩm đất chất lượng nước ngầm ảnh hưởng đến tuổi thọ chất lượng cừ theo thời gian sử dụng Quan niệm tính toán nên thiên nhóm cọc nên thí nghiệm ép tĩnh nhóm có điều kiện Hãy nhổ thử cừ công trình gia cố cừ lâu năm để có suy ngẫm định chọn giải pháp móng ( mục nát + yếu nhớt không đủ độ ẩm ) 4.2 Kiến nghị: 4.2.1 Bấc thấm: Bấc thấm ứng dụng nhiều nước song Việt Nam mẻ Trong tương lai cần đầu tư nghiên cứu để ban hành thức quy trình, tiêu chuẩn cho việc ứng dụng loại vật liệu đơn giản đảm bảo chất lượng mong muốn Mối nối bấc thấm đứng bấc thấm ngang thực công trường cách dùng dụng cụ bấm kim đơn giản Điều chưa đảm bảo độ dính kết khả dẫn nước từ bấc thấm đứng qua bấc thấm ngang Trong 77 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM NHÓM: 01 GVHD: LÂM NGỌC QUÍ tương lai nên có biện pháp cải tạo mối nối bấc thấm đứng bấc thấm ngang để nâng cao khả làm việc 4.2.2 Cừ tràm: Đa phần thiết kế móng cọc tràm theo kinh nghiệm tiêu chuẩn Vì tương lai gần nhóm chúng em mong gần nhà khoa học nước quan tâm nhiều đưa tiêu chuẩn để thống tính toán thiết kế cọc tràm để ứng dụng cọc tràm cách có hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ TCVN 9362:2012 “Thiết kế nhà công trình” 2/ TCVN 9355:2012 “Gia cố đất yếu bấc thấm thoát nước” 3/ 22TCN 236-97 “Quy trình kỹ thuật thi công ngiệm thu bấc thấm xây dựng đường đất yếu” 4/ 22TCN 244-98 “Quy chuẩn thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm xây dựng đường” 5/ 22TCN 248-98 “Tiêu chuẩn thiết kế thi công nghiệm thu vãi địa kỹ thuật xây dựng đất yếu” 6/ 22TCN 262-2000 “Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu” 7/ Trần Nguyễn Hoàng Hùng, “Thiết kế xử lý đường đất yếu bấc thấm (PVD)”, nhà xuất ĐH Quốc Gia TP.HCM 8/ Võ Phán, Nguyễn Thiên Giang, “Ứng dụng vật liệu bấc thấm thay đệm cát việc xử lý đất yếu bấc thấm đứng kết hợp gia tải trước”, nhà xuất ĐH Quốc Gia TP.HCM 9/ TS Lê Văn Bách Kỹ sư Lâm Nhật Quang, “Sử dụng bấc thấm ngang (SB-Drain) xử lý đường đất yếu vùng ĐBSCL” 10/ Nguyễn Chiếu Phạm Quang Đông (2009), “ Kết bước đầu nghiên cứu bố trí hợp lý bấc thấm xử lý đất yếu phương pháp kết cấu chân không”, nhà xuất Tạp chí KHKT thuỷ lợi môi trường 11/ Trần Quang Hộ (2004), “ Công trình đất yếu”, nhà xuất ĐH Quốc Gia TP.HCM 12/ GSTS Nguyễn Văn Thơ, PTS Nguyễn Trung Hoà KS Bùi Quang Vũ (1995), “Quy trình tính toán thiết kế móng cọc tràm đất yếu” ( Dự thảo) 13/ Lê Anh Hoàng (2004), “Nền móng”, nhà xuất xây dựng 14/ Nguyễn Văn Quảng (1996), “ Nền móng công trình dân dụng - công nghiệp”, nhà xuất xây dựng 15/ http://luanvan.co/luan-van/bao-cao-phuong-phap-xu-ly-nen-dat-yeu-bang-bactham-ngang-thay-lop-dem-cat-33336/ 16/ http://cutram.vn 17/ http://quangdonquixote.blogspot.com/2012/12/coc-cu-tram.html 18/ http://www.slideshare.net/dongkimkhanh/cn-xu-lynendatyeu 19/ http://cutram.vn/news/detail/809/huong-dan-tinh-toan-cu-tram.cnv 20/ http://vnbuilding.net/f79/coc-cu-tram-ung-dung-va-bien-phap-thi-cong-2709/ 21/ http://myweb.pro.vn/tham-khao-tai-lieu/855899 78 CHUYÊN ĐỀ: GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM VÀ CỪ TRÀM ... đảm bảo ổn định • Cường độ đất yếu gia tăng sau cố kết tính theo công thức: Cu = γ * H1 *U * tgϕ (II.1) Trong đó: Cu : Giá trị gia tăng lực dính γ * H1 : Ứng suất nén thẳng đứng lớp đất yếu... kg/cm2) Hệ số rỗng e >1.0 Độ sệt lớn B >1.0 Môdun biến dạng bé (E0.8 • Thành phần vật chất hữu cao 1.1.3 Các... LÂM NGỌC QUÍ Hình 2.2: Cấu tạo bấc thấm Bấc thấm thường có chiều rộng 100mm, dày từ đến 7mm thành cu n có tổng chiều dài hàng trăm mét Bấc thấm làm chức thoát nước lỗ rỗng từ đất yếu lên tầng đệm