Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà C2 thuộc khu đô thị mới dịch vọng, Cầu Giấy, Hà Nội. Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật thi công công trình trên

Mục Lục Trang Chương I: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu xây dựng 4 1.1.Đặc điểm địa hình, địa mạo 4 1.2. Địa tầng và các tính chất cơ lí của các lớp đất đá 5 1.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn 16 Chương II: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 18 2.1.Đặc điểm của công trình xây dựng 18 2.2. Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình 18 2.2.1.Luận chứng giải pháp móng công trình 19 2.2.2. Thiết kế sơ bộ móng 20 2.2.2.1. Lựa chọn kích thước đài cọc và các thông số của cọc. 20 2.2.2.2. Tính toán chi tiết 20 2.3.4 Tính toán số lượng cọc trong đài và kích thước đài 23 2.3.5 Kiểm tra cọc 25 2.4. Kiểm tra độ lún của móng cọc 30 Chương III: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NHÀ C2 33 3.1. Khối lượng các công tác đã tiến hành ở giai đoạn thiết kế cơ sở 33 3.2. Nhiệm vụ của công tác khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật 33 3.2.1. Những vấn đề còn tồn tại 33 3.2.2 Nhiệm vụ 34 3.3. Luận chứng nhiệm vụ thiết kế 35 3.3.1 Nội dung, khối lượng và phương pháp tiến hành các dạng công tác khảo sát địa chất công trình 35 3.3.1.1 Thu thập tài liệu 35 3.3.2 Công tác trắc địa 36 3.3.2.1 Mục đích 36 3.3.2.2.Khối lượng công việc 36 3.2.2.3.Phương pháp tiến hành 36 3.4. Công tác khoan thăm dò 38 3.4.1. Mục đích 38 3.4.2. Nguyên tắc bố trí mạng lưới, chiều sâu hố khoan 38 3.4.3 Khối lượng công trình thăm dò 43 3.4.4. Chọn phương pháp khoan và máy khoan 44 3.4.5. Kỹ thuật thi công khoan 45 3.4.6. Yêu cầu theo dõi và mô tả khoan 46 3.4.7. Đề phòng sự cố và an toàn lao động 46 3.4.8. Chỉnh lý tài liệu khoan 47 3.5. Công tác lấy mẫu 47 3.5.1. Mẫu lưu trữ 47 3.5.2. Mẫu đất đá thí nghiệm 48 3.5.3. Mẫu nước 50 3.6. Công tác thí nghiệm trong phòng. 51 3.6.1. Mục đích 51 3.6.2. Phương pháp tiến hành 51 3.7. Thí nghiệm ngoài trời 53 3.7.1.Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 54 3.7.1.1. Mục đích: 54 3.7.1.2. Vị trí thí nghiệm 54 3.7.1.3. Khối lượng 54 3.7.1.4. Sơ đồ thí nghiệm 54 3.7.1.5. Tiến hành thí nghiệm 55 3.7.1.6. Chỉnh lý tài liệu thí nghiệm 55 3.7.2. Thí nghiệm xuyên tĩnh 57 3.7.2.1. Mục đích 57 3.7.2.2. Vị trí thí nghiệm 58 3.7.2.3. Khối lượng 58 3.8. Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo 63 3.8.1. Mục đích 63 3.8.2. Nội dung chỉnh lý 64 3.8.3. Nội dung báo cáo địa chất công trình 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67  

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BỘ MÔN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Đề tài: “ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà C2 thuộc khu đô thị mới dịch vọng, Cầu Giấy, Hà Nội Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật- thi công công trình trên ”

MSSV: 1321020123 Th.S: PHÙNG HỮU HẢI

LỚP: ĐCTV- ĐCCT A K58

Hà Nội, Năm 2017

MỞ ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa-hiện đại hóa nước ta đã và đang có nhữngbước phát triển mạnh về mặt kinh tế, xã hội Tập trung phát triển cơ sở hạ tầng là mộttrong những yếu tố quan trọng và là cơ sở then chốt cho sự phát triển kinh tế nước nhà.Bởi thế, tốc độ xây dựng ở nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, cùng với đó thì việcnghiên cứu địa chất công trình ngày càng đòi hỏi nhiều và yêu cầu ở mức độ kỹ thuậtcao hơn Một công trình muốn tồn tại lâu dài, vĩnh cửu được thì cần phải được đặt trênmột nền móng vững chắc Do vậy mà việc tính toán sự ổn định của công trình trên cácnền móng khác nhau là rất quan trọng, do nền đất có cường độ nhỏ hơn nhiều so với vậtliệu xây dựng công trình Vì vậy mà công tác tính toán, thiết kế khảo sát địa chất côngtrình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công xây dựng được đặc biệt coi trọng

Trong thời gian học giáo trình: “ Các phương pháp nghiên cứu và khảo sát địa chất công trình chuyên môn”, nhằm giúp sinh viên nắm vững được nội dung cần thiết

để đánh giá sự ổn định của công trình cũng như trình tự khảo sát, nghiên cứu, thiết kếmóng cho công trình xây dựng khác nhau Bộ môn Địa chất công trình đã giao cho emlàm đồ án môn học Địa chất công trình chuyên môn

Với đề tài:: “ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà C2 thuộc khu đô thị mới dịch vọng, Cầu Giấy, Hà Nội Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật- thi công công trình trên ”

Nội dung đồ án gồm những phần sau:

MỤC LỤC

Phần Mở đầu.

Chương I: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu xây dựng.

Chương II: Dự báo các vấn đề địa chất công trình khu xây dựng.

Chương III: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình.

Phần Kết luận.

Các phụ lục kèm theo:

Phụ lục 1: Sơ đồ bố trí các công trình khảo sát

Phục lục 2: Các mặt cắt ĐCCT khu vực nhà C2

Phụ lục 3: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền.

Tuy nhiên do thời gian làm đồ án và kiến thức của em còn hạn chế nên dù đã cốgắng song vẫn không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, nhậnxét, đóng góp ý kiến của các thầy trong bộ môn Địa chất công trình và đặc biệt là thầy

giáo ThS Bùi Văn Bình để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của các thầy !

Sinh viên thực hiện NGUYỄN VĂN HƯỜNG

Mục Lục Trang

Chương I: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu xây dựng 4

1.1.Đặc điểm địa hình, địa mạo 4

1.2 Địa tầng và các tính chất cơ lí của các lớp đất đá 5

1.3 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 16

Chương II: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 18

2.1.Đặc điểm của công trình xây dựng 18

2.2 Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình 18

2.2.1.Luận chứng giải pháp móng công trình 19

2.2.2 Thiết kế sơ bộ móng 20

2.2.2.1 Lựa chọn kích thước đài cọc và các thông số của cọc 20

2.2.2.2 Tính toán chi tiết 20

2.3.4 Tính toán số lượng cọc trong đài và kích thước đài 23

2.3.5 Kiểm tra cọc 25

2.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc 30

Chương III: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NHÀ C2 33

3.1 Khối lượng các công tác đã tiến hành ở giai đoạn thiết kế cơ sở 33

3.2 Nhiệm vụ của công tác khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật 33

3.2.1 Những vấn đề còn tồn tại 33

3.2.2 Nhiệm vụ 34

3.3 Luận chứng nhiệm vụ thiết kế 35

3.3.1 Nội dung, khối lượng và phương pháp tiến hành các dạng công tác khảo sát địa chất công trình 35

3.3.1.1 Thu thập tài liệu 35

3.3.2 Công tác trắc địa 36

3.3.2.1 Mục đích 36

3.3.2.2.Khối lượng công việc 36

3.2.2.3.Phương pháp tiến hành 36

3.4 Công tác khoan thăm dò 38

3.4.1 Mục đích 38

3.4.2 Nguyên tắc bố trí mạng lưới, chiều sâu hố khoan 38

3.4.3 Khối lượng công trình thăm dò 43

3.4.4 Chọn phương pháp khoan và máy khoan 44

3.4.5 Kỹ thuật thi công khoan 45

3.4.6 Yêu cầu theo dõi và mô tả khoan 46

3.4.7 Đề phòng sự cố và an toàn lao động 46

3.4.8 Chỉnh lý tài liệu khoan 47

3.5 Công tác lấy mẫu 47

3.5.1 Mẫu lưu trữ 47

3.5.2 Mẫu đất đá thí nghiệm 48

3.5.3 Mẫu nước 50

3.6 Công tác thí nghiệm trong phòng 51

3.6.1 Mục đích 51

3.6.2 Phương pháp tiến hành 51

3.7 Thí nghiệm ngoài trời 53

3.7.1.Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 54

3.7.1.1 Mục đích: 54

3.7.1.2 Vị trí thí nghiệm 54

3.7.1.3 Khối lượng 54

3.7.1.4 Sơ đồ thí nghiệm 54

3.7.1.5 Tiến hành thí nghiệm 55

3.7.1.6 Chỉnh lý tài liệu thí nghiệm 55

3.7.2 Thí nghiệm xuyên tĩnh 57

3.7.2.1 Mục đích 57

3.7.2.2 Vị trí thí nghiệm 58

3.7.2.3 Khối lượng 58

3.8 Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo 63

3.8.1 Mục đích 63

3.8.2 Nội dung chỉnh lý 64

3.8.3 Nội dung báo cáo địa chất công trình 64

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Chương I: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu xây dựng

Nhà C2 thuộc khu Đô thị mới Dịch Vọng, Cầu Giấy, Hà Nội, ở giai đoạn khảosát sơ bộ đã tiến hành khảo sát với 1 hố khoan ( K6 với hố sâu khoảng 20m )

Công trình khu nhà chính là: Nhà 5 tầng có tải trọng 160 tấn/trụ

Qua các hố khoan khảo sát ĐCCT ta vẽ được 2 mặt cắt gồm:

 Tuyến mặt cắt I-I đi qua hố khoan K6 và K5

 Tuyến mặt cắt II-II đi qua hố khoan K6 và K2

Điều kiện địa chất công trình (ĐCCT) là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên ảnh

hưởng đến công tác thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình Nội dung của điều kiện ĐCCT bao gốm tổng hợp các yếu tố về địa chất khác nhau:

 Địa hình địa mạo;

 Địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá;

 Cấu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo;

 Địa chất thủy văn;

 Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình;

 Vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên;

 Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, sau khi đã thu thập đầy đủ tài liệuthông tin từ nguồn tài liệu đã công bố Các giai đoạn này công tác khảosát ĐCCT sơ bộ đã tiến hành lập sơ bộ tài liệu thực tế, khảo sát ĐCCTcông trình bố trí mạng lưới công trình khoan thăm dò Số lỗ khoan bố trítrên nhà gồm 3 lỗ khoan Lấy mẫu, thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lýcủa đất;

 Dựa vào kết quả công tác khảo sát và thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ

lý, chúng tôi tiến hành đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực dựkiến xây dựng như sau:

1.1.Đặc điểm địa hình, địa mạo

Nhà C2 thuộc khu đô thị Dịch Vọng Cầu Giấy thành phố Hà Nội, nằm trên kiểuđịa hình đồng bằng tích tụ, được cấu tạo bởi các trầm tích có nguồn gốc sông với thành

phần chính là sét, sét pha, cát pha…Địa hình khu xây dựng hiện tại chủ yếu là đất canhtác, nhìn chung địa hình ở đây tương đối bằng phẳng Cao độ địa hình biến đổi trongkhoảng từ +6,3m đến + 6,6m

Mặt bằng vị trí khu vực khảo sát tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho công tácvận chuyển máy móc, thiết bị và công tác khảo sát ngoài hiện trường

1.2 Địa tầng và các tính chất cơ lí của các lớp đất đá

Dựa vào tài liệu khoan khảo sát, tài liệu thí nghiệm hiện trường, tài liệu thínghiệm trong phòng, có thể chia khu xây dựng thành 11 lớp

Trên cơ sở các số liệu về chỉ tiêu cơ lý ở từng lớp của đất nền, tôi tính hai chỉ tiêu

cơ bản thể hiện khả năng chịu tải của các lớp đất là mô đun tổng biến dạng (E0,kG/cm2) và sức chịu tải quy ước (R0, kG/cm2)

thái từ dẻo chảy đến chảy (Is> 0,75) thì mk=1, đất có trạng thái từ dẻo mềm đến cứng thì mk được xác định theo bảng 1.2

bảng 1.2: Giá trị m k ứng với e 0 của các loại đất

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, lấy bằng 100 cm

c : Lực dính kết của đất dưới đáy móng (kG/cm2)

w : Khối lượng thế tích tự nhiên của đất (g/cm3)

b Với đất rời

 Mô đun tổng biến dạng E0 tính theo công thức

E0 = a + C (N + 6) (kG/cm2) (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 bảng 1.3

N : Giá trị xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Bảng 1.3 : Xác định hệ số C

Loại đất Đất loại

sét Cát mịn Cát vừa Cát to

Cát lẫn sỏisạn

Sạn sỏilẫn cát

A,B,D – là hệ số tra bảng theo quy phạm; (Bảng 14 –TCVN 9362:2012)

c - là lực dính kết của đất, kG/ cm2;

γ - là khối lượng thể tích tự nhiên của đất, g/cm3;

b, h - là chiều rộng và chiều sâu đặt móng, b=h=1m

Lớp 1: đất thổ nhưỡng lẫn mùn rễ cây

Lớp này nằm trên cùng, phân bố trên toàn bộ khu vực khảo sát Chiều dày lớp từ0,0m đến 0.5m (HK2) Thành phần của lớp sét lẫn bê tông, phế thải xây dựng, gạchvụn Do thành phần lớp đất không đồng nhất nên không tiến hành lấy mẫu lớp này

Lớp 2: sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo cứng

Lớp này phân bố gần như khắp khu xây dựng và nằm dưới lớp 1, mặt lớp gặp ở độsâu từ 0.3m (K7) đến 0.5m (K2) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 2.8m (K2) đến 3.1m (K7 )

Bề dày của lớp thay đổi từ 2.3 m (K2) đến 2.8m(K7), bề dày trung bình lớp là 2.55m.Thành phần là sét pha màu nâu hồng và trạng thái dẻo cứng Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30

12 Lực dính kết C kG/ cm2 0.250

Mô đun tổng biến dạng:

Lớp 3: Sét pha xám xanh, trạng thái dẻo mềm

Lớp này chỉ phân bố ở lỗ khoan K1, K5, K6 và nằm dưới lớp 2, mặt lớp gặp ở độsâu từ 2.3m (K3) đến 3.2m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 4.0m (K3) đến 5.0m (K1)

Bề dày của lớp thay đổi từ 1.7 m (K3) đến 1.8m(K1), bề dày trung bình lớp là1.75m.Thành phần là sét pha màu xám xanh và trạng thái dẻo cứng Giá trị xuyên tiêuchuẩn N30 là 6 búa

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1.6

Bảng 1.6 Tính chất cơ lí của lớp 3

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.81

Lớp 4: Bùn sét lẫn hữu cơ-than bùn màu xám đen

Lớp này chỉ phân bố ở lỗ khoan K1,K6,K5 và nằm dưới lớp 3, mặt lớp gặp ở độsâu từ 4.0m (K6) đến 5.0m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 4.7m (K6) đến 6.1m(K1 ) Bề dày của lớp thay đổi từ 0.7m (K3) đến 1.1m( K4), bề dày trung bình lớp là0.9m Thành phần là bùn sét lẫn hữu cơ- than bùn màu xám xanh Giá trị xuyên tiêuchuẩn N30 là 1 búa

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1.7

Bảng 1.7 Tính chất cơ lí của lớp 4

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.48

Lớp 5: Sét pha màu xám đen lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy

Lớp này chỉ phân ở lỗ khoan K1, K2, K3, K5, K6 bố và nằm dưới lớp 4, mặt lớpgặp ở độ sâu từ 4.0m (K3) đến 6.1m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 8.0m (K1) đến8.3m (K3 ) Bề dày của lớp thay đổi 1.9m (K1), đến 4.3 (K3), bề dày trung bình lớp là3.1m Thành phần là sét pha màu xám đen lẫn hữu cơ trạng thái dẻo chảy Giá trị xuyêntiêu chuẩn N30 là 3 búa

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1.8

Bảng 1.8 Tính chất cơ lí của lớp 5

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.74

12 Lực dính kết C kG/ cm2 0.09

Lớp 6: Sét pha màu nâu đỏ loang lỗ, trạng thái dẻo cứng

Lớp này chỉ phân ở lỗ khoan K4, K7 bố và nằm dưới lớp 5, mặt lớp gặp ở độsâu từ 3.1m (K7) đến 4.0m (K4) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 4.5m (K7) đến 4.8m(K4) Bề dày của lớp thay đổi 0.6m (K7), đến 0.8 (K4), bề dày trung bình lớp là 0.7m.Thành phần là sét pha màu nâu đỏ loang lỗ trạng thái dẻo cứng Giá trị xuyên tiêuchuẩn N30 là 10 búa

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1.9

Bảng 1.9 Tính chất cơ lí của lớp 6

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.92

15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/ cm2 0.931

Lớp 7: Sét pha màu xám xanh đến nâu vàng, trạng thái dẻo mềm

Lớp này phân bố trên toàn bộ khu xây dựng và nằm dưới lớp 6, mặt lớp gặp ở độsâu từ 4.5m (K7) đến 8.3m (K3) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 7.3m (K7) đến 10.2m(K3) Bề dày của lớp thay đổi 1.9m (K3), đến 2.8 (K7), bề dày trung bình lớp là 2.35m.Thành phần là sét pha màu nâu đỏ loang lỗ trạng thái dẻo cứng Giá trị xuyên tiêuchuẩn N30 là 7 búa

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1.10

Bảng 1.10 Tính chất cơ lí của lớp 7

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.95

16 Mô đun tổng biến dạng E kG/ cm2 154.54

Lớp 8: Cát pha màu nâu vàng, trạng thái dẻo

Lớp này phân bố trên toàn bộ khu xây dựng và nằm dưới lớp 7, mặt lớp gặp ở

độ sâu từ 7.3m (K7) đến 11.5m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 9.5m (K7) đến 13.0m(K1) Bề dày của lớp thay đổi 1.5m (K1), đến 2.2 (K7), bề dày trung bình lớp là 1.85m.Thành phần là cát pha màu nâu vàng trạng thái dẻo mềm Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30

2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.96

3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 1.56

15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/ cm2 0.301

Lớp 9: Cát hạt nhỏ màu xám xanh đến xám vàng, trạng thái chặt vừa

Lớp này có mặt khắp diện tích khu vực khảo sát Mặt lớp gặp ở độ sâu 9.5m(K7) đến 13.0m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 20.5m (K7) đến 23.5m (K1) Bề dàythay đổi 10.5m bề dày trung bình toàn lớp là 5.25m Thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏmàu xám xanh đến xám vàng, trạng thái chặt vừa Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 là 20búa

Bảng 1.12: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 9

1

Nhóm hạt cát

Theo TCVN 9362-2012 ta tính được:

 Mô đun tổng biến dạng E0 = 300 kG/cm2

 Sức chịu tải quy ước R0 = 3,0 kG/cm2

Lớp 10: Cát hạt trung màu xám vàng,xám xanh, lẫn sỏi sạn trạng thái chặt

Lớp này chỉ phân bố ở lỗ khoan K1 và K7 trong khu xây dựng Mặt lớp gặp ở

độ sâu 19.0m (K7) đến 23.5m (K1) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 25.0m (K7) đến 35.0m(K1) Bề dày thay đổi 11.5m (K1) đến 16m (K7) bề dày trung bình toàn lớp là 13.75m

Thành phần chủ yếu là Cát hạt trung màu xám vàng, xám xanh, lẫn sỏi sạn trạng thái

chặt Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 là 42 búa

Bảng 1.12: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 10

Nhóm hạt cát

Theo TCVN 9362-2012 ta tính được

 Mô đun tổng biến dạng E0 = 256 kG/cm2

 Sức chịu tải quy ước R0 = 5,0 kG/cm2

Lớp 11: Cuội sỏi màu xám, xám vàng trạng thái rất chặt

Lớp này chỉ phân bố ở lỗ khoan K1 và K7 trong khu xây dựng.Mặt lớp gặp ở

độ sâu 19.0m (K5) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 19.5m (K5) Bề dày thay đổi 0.5m bề

dày trung bình toàn lớp là 0.25m Thành phần chủ yếu là cuội sỏi màu xám, xám vàng

trạng thái rất chặt Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 là >100 búa

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 1.5m Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa Trong giai đoan khảo sát ĐCCT sơ bộchưa lấy mẫu nước nào để phân tích thành phần hoá học của nước, xác định hệ số thấm

1.2-k, khả năng ăn mòn đối với bê tông cốt thép, kiến nghị thiết kế lấy mẫu nước ở giai

đoạn sau Mực nước dưới đất cao dẫn đến việc thi công khó khăn và ảnh hưởng đếnchất lượng công trình Vì vậy cần phải hạ thấp mực nước dưới đất trước khi thi côngcông trình.

 Lớp 2: là lớp đất bùn sét lẫn hữu cơ màu nâu, xám đen, trạng thái dẻo cứng Lớp này phát hiện trong tất cả các lỗ khoan, phân bố từ độ sâu 0,3m đến 3,1m Chiềudày lớp thay đổi từ 2,3 đến 2,8m, bề dày trung bình là 2,55m Nếu thiết kế móngnông thì có thể đặt móng trong lớp này và cần tính toán thật chi tiết về chiều sâu đặt móng và kích thước móng

 Lớp 3: là lớp sét pha xám xanh, trạng thái dẻo cứng Lớp này có trong có các hố khoan K1, K2, K3, K5, K6 và không có ở 2 hố khoan K4 và K7 Chính vì vậy khi thiết kế móng phải chú ý đến lớp này

 Lớp 4: là lớp bùn sét lẫn hữu cơ-than bùn màu xám xanh chính vì vậy không sử dụng để đặt móng được

 Lớp 5: là sét pha màu xám đen lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy Chính vì vậy khithiết kế móng cọc không thể tựa cọc vào lớp này được

 Lớp 6: Sét pha màu nâu đỏ loang lỗ, trạng thái dẻo cứng, chỉ có lớp này trong các hố khoan K4, K7 Chính vì vậy khi thiết kế hố mống phải chú ý đến lớp này

 Lớp 7: Sét pha màu xám xanh đến nâu vàng, trạng thái dẻo mềm Bề dày trung bình nhỏ lên không có triển vọng

 Lớp 8: Cát pha màu nâu vàng, trạng thái dẻo Bề dày trung bình của lớp là

1.85m chính vì vậy nhỏ không giải quyết được ưu cầu an toàn khi xây dựng côngtrình

 Lớp 9: Cát hạt nhỏ màu xám xanh đến xám vàng, trạng thái chặt vừa Bề dàytrung bình 5.25m Có thể xây dựng, thiết kế hố móng ở lớp này

 Lớp 10: ở hố khoan xây dựng nhà C2 không có sự có mặt của lớp này

Chương II: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Các vấn đề ĐCCT là vấn đề bất lợi về mặt ổn định, về mặt kinh tế cũng nhưkhả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện ĐCCT không đápứng được các yêu cầu làm việc làm việc của công trình Khi khảo sát ĐCCT, việc dựbáo 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 có thể

đề ra các giải pháp thích hợp để khắc phục, bảo đảm công trình xây dựng kinh tế và

ổn định lâu dài

2.1.Đặc điểm của công trình xây dựng

Công trình xây dựng Nhà C2 (5 tầng) có tải trọng 160 tấn/trụ nằm trong khu

Đô thị mới Dịch Vọng, Cầu Giấy, Hà Nội

2.2 Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình

Với điều kiện ĐCCT của khu vực xây dựng, quy mô và tải trọng công trình,trong quá trình thi công và sử dụng công trình có thể phát sinh một số vấn đề ĐCCTsau:

 Vấn đề sức chịu tải của đất nền: Khi công trình xây dựng trên nề đất có sức chịu tải

thấp, đất nền sẽ không đáp ứng được điều kiện làm viêc bình thường của công trình.Việc đánh giá khả năng chịu tải của đất nền cần gắn liền với quy mô kết cấu côngtrình.Kết quả đánh giá khả năng chịu tải của các lớp đất là cơ sở để lựa chọn giảipháp kết cấu móng và lớp đặt móng cho công trình

Vấn đề biến dạng của đất nền: Công trình xây dựng trên đất nền, đặc biệt là đất nền có

sức chịu tải thấp, thường phát sinh biến dạng lún Biến dạng lún của đất nền nếu vượtquá giới hạn cho phép thì sẽ gây biến dạng và hư hỏng công trình Việc đánh giá khảnăng biến dạng lún đặc biệt là lún không đều, có ý nghĩa rất quan trọng trong việctìm kiếm giải pháp kết cấu tốt nhất, đảm bảo sự ổn định lâu dài và làm việc bìnhthường của công trình Để đánh giá đặc điểm và khả năng lún của công trình cầnđánh giá quá trình biến dạng lún theo thời gian Kết quả đánh giá biến dạng lún theothời gian cho phép xác định tiến độ và thứ tự thi công công trình hợp lý

Vấn đề nước chảy vào hố móng: Theo tài liệu khảo sát ĐCCT sơ bộ thì nước dưới

đất nằm nông, cách mặt đất từ 1.2m đến 1.5m so với mặt đất và chủ yếu nằm trong lớpđất lấp nên khả năng sẽ bị nước chảy vào hố móng khi thiết kế móng nông, sẽ gây khókhăn cho việc thi công và có thể ăn mòn vật liệu trong móng

2.3 Thiết kế móng

Công việc thiết kế móng cho công trình cần tiến hành qua các bước sau:

-Chọn độ sâu đặt đài và độ sâu mũi cọc

-Chọn loại cọc,kích thước cọc

-Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu của cọc và theo đất nền

-Xác định số lượng cọc trong móng,xác định kích thước đài

-Tính toán và kiểm tra nội lực trong móng cọc

2.3.1.Luận chứng giải pháp móng công trình

 Khu vực nhà C2 gồm 5 tầng, có tải trọng 160 tấn/trụ

 Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ đã tiến hành 7 lỗ khoan khảo sát, trong đó ta lựachọn trụ lỗ khoan K6 để phân tích và lựa chọn giải pháp móng cho công trình( lỗ khoan K6 là lỗ khoan nằm trong phạm vi của móng công trình )

Ưu điểm của cọc BTCT là:

 Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất khu vực xây dựng công trình biến đổi phức tạp

 Điều kiện áp dụng phụ thuộc ít vào điều kiện nước ngầm cũng như địa hình

 Chiều dài và tiết diện cọc đa dạng, theo ý muốn, cường độ và sức chịu tải của cọc lớn

 Thi công thuận lợi, chất lượng cọc được đảm bảo vì có khả năng kiểm soát chất lượng và có tính kiểm tra cao

2.3.2 Thiết kế sơ bộ móng

2.3.2.1 Lựa chọn kích thước đài cọc và các thông số của cọc

Nhà C2 thuộc khu Đô thị mới Dịch Vọng, Cầu Giấy, Hà Nội

Căn cứ vào địa tầng khu vực và sự phức tạp của các lớp đất đá, tải trọng công trình

là 160 tấn/trụ, phần trên của khu vực khảo sát bao gồm các lớp sét dẻo mềm, dẻo cứng

và dẻo chảy, là các lớp đất yếu có sức chịu tải rất thấp vì vậy nếu lựa chọn giải pháp móng nông là không hợp lí về kĩ thuật, không đảm bảo khả năng biến dạng và lún của công trình

Chính vì vậy tôi quyết định lựa chọn giải pháp móng cọc ma sát, cọc được sử dụng

sẽ là cọc bê tông đúc sẵn kích thước 35x35 cm, mũi cọc sẽ đặt tại lớp 9 ở độ sâu 15m.Đài cọc được lựa chọn sẽ là đài thấp đặt ở độ sâu 2m, cọc ngàm vào đài 0,5m, bề dàycủa đài 1,2m

Bê tông Mac 300#, Cốt thép CT-3, cốt thép chịu lực Φ18, cốt thép đai Φ4

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

Lcọc = 15,0– 2 + 0,5 = 13,5 (m)

 Vậy chiều dài cọc là L = 13,5 m

 Chiều dài từ đáy đài đến mũi cọc là: H = 15,0-2,0= 13( m )

Theo quy phạm thì chiều dài cọc và kích thước cọc phải thỏa mãn điều kiện:

L/d < 100

Trong đó:

 L: tổng chiều dài của cọc L= 13,5m

 D: đường kính cọc d=0,35m

Vậy ta có L/d = 13,5/0,35= 38,5 <100 => thỏa mãn điều kiện trên

2.3.2.2 Tính toán chi tiết

Nhà C2:

Tính toán sức chịu tải của cọc.

Pvl = m.φ (Rbt.Fbt + Rct.Fct) (2.1)

Trong đó:

 Pvl - sức chịu tải của cọc (T)

 m – hệ số làm việc của cọc, lấy m=0,85

 φ – hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc trục, φ= 1

 R bt : Cường độ chịu nén giới hạn của bê tông, với bê tông 300⋕ thì

 Fcọc – diện tích tiết diện cọc bê tông : Fcọc = 0,35.0,35 = 0,1225(m2)

 F bt: diện tích tiết diện phần bê tông: Fbt= Fcọc - Fct

 Fbt = 0,1225 – 1,02.10-3 = 0,12(m2)

Thay số vào (2.1) ta được:

Pvl = 0,85.1.(1200.0,12+ 21000 1,02.10-3) = 140,61 (T)

Giả thiết ma sát xung quanh thân cọc phân bố đều trong phạm vi lớp đất theo chiều sâu và trên tiết diện ngang của cọc Sức chịu tải của cọc theo cường độ của đất nền được áp dụng theo công thức:

Pđn = 0,7.m.(α1 α2.U.∑τ i l i + α3.Fc.R) (2.2)

Trong đó:

 Pđn : sức chịu tải của cọc theo đất nền (T)

 m – hệ số điều kiện làm việc, m = 0,85 ( tra theo TCXD 205- 1998 )

 1 – hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc,1= 1,1

 α2 – hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, α2=1,0

 α3 – hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chân cọc đến sức chụi tải của nền đất ở mũi cọc, α3 = 0,7

 U – chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 4.0,35= 1,4 (m)

 li – chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua

 τi–lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua

 Fc – diện tích tiết diện ngang của cọc, Fc = 0,1225 (m2)

 R – cường độ của nền đất dưới mũi cọc, tra bảng 3.6 (cơ học đất nền móng), tra bảng xác định được R = 310 (T/m2);

 Khi xác định ma sát thành bên τi theo cách tra bảng Sự phân chia và tính toán

ma sát quanh cọc được thể hiện trong bảng sau

Bảng 2.1 Bảng kết quả tính toán lực ma sát trung bình

2.3.4 Tính toán số lượng cọc trong đài và kích thước đài

 Áp lực giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra là :

σtb = P tt

(3 d )2 (2.3)Theo quy phạm thì khoảng cách giữa các tim cọc trong đài r ≥ 3d (với d là kích thước cọc) ta chọn r = 3d = 3.0,35 =1,05 (m) để tận dụng tối đa sự làm việc của cọc trong đài Thay giá trị Ptt = 67,921 (T/m2) và (3d)2 = (1,05)2 = 1,1025m2 vào công thức (2.3) ta có:

σtb = P tt(3 d )2 = 67,9211,1025 = 61,6 (T/m2)Diện tích sơ bộ đáy đài được tính theo công thức sau:

F sb= n N tc

σ tb−γ tb h

(2.4)Trong đó:

γtb - khối lượng riêng của móng và đất, γtb = 2,0 ÷ 2,4 (T/m3), lấy γtb = 2,2 (T/

m3)

h – độ sâu đáy đài là 1.5 m

Ntc – tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đài, Ntc =160 T

n – hệ số vượt tải, lấy n = 1,1

Thay các giá trị vào công thức (2.4) ta được diện tích sơ bộ đáy đài là:

Fđ = 61,6−2,2 1,5 1,1 160 = 3,01

Chọn diện tích đài cọc là Fđ = 3,01( m2)

Xác định số lượng cọc trong đài

Số lượng cọc trong đài được xác định theo công thức:

nc = .∑ N Ptt (2.5)

Trong đó:

nc – số lượng cọc trong đài

Ptt – sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 67,921T

 - hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen,  = 1,3

∑ N- tổng tải trọng thẳng đứng tính đến cao trình đáy 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;

- Để tận dụng tối đa khả năng làm việc của cọc, chọn khoảng cách giữa các cọc là 3d (d là đường kính của cọc)

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

 Chọn khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép đài là 10 cm = 0,1m

 Hình vẽ sơ đồ bố trí cọc trong đài

Hình 2.1: sơ đồ bố trí cọc vào đài

2.3.5 Kiểm tra cọc

 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc

Để cọc làm việc trong điều kiện bình thường Lực tác dụng lên cọc phải thỏa mãnyêu cầu sau: P max ≤ P tt

Ta có: Pomax = Ptt /n

n:số lượng cọc trong đài

Pomax = 1604 = 40(T) < Ptt = 67,921 (T)Tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền Vậy cọc chịu được tácdụng của tải trọng do công trình truyền xuống Vậy thỏa mãn điều kiện

 Kiểm tra khả năng chọc thủng đài của cọc

U – chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 0,35 4 = 1,4(m)

[τ] –cường độ kháng cắt giới hạn của bê tông, theo kinh nghiệm lấy

[τ] =R n

10 = 120010 = 120 (T/m2) (Rn – cường độ kháng nén của bê tông)

Thay số vào (2.10) ta được :

401,4.120 = 0,23 < ho = 0,7 (m)

Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc làmột móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở  trong

đó  đươc tính theo công thức :

α= φ tb

4 (2.6)

Với φ tb là góc ma sát trung bình mà mũi cọc đi qua các lớp đất Giá trị này được

xác định thông qua công thức sau: tan φ tb=∑l i tan φ i

- A: khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai hàng cọc ngoài cùng theo chiều dài A

Ptc - Tải trọng tiêu chuẩn của công trình, Ptc = 160 tấn/trụ;

Gqu - Trọng lượng của móng khối quy ước

Gqu = Fqu γtb H (2.9)Với: Fqu - Diện tích móng khối quy ước, Fqu = 17,34m2;

H - Chiều dài tính từ mặt đất đến mũi cọc, H = 13,5 m;

γtb - Khối lượng thể tích trung bình của đất và cọc trong móng khối quy ước, γtb=2,2T/

R qư = Rtc - là sức chịu tải tính toán của nền đất tại đáy móng khối quy ước

R qư= m(Ab qư γ w + Bh qư γ´tb) + cD (2.11)

Trong đó :

- b qư: chiều rộng móng quy ước b qư = B + 2l.tgφ = 3,62 m;

- h qư: chiều sâu đáy móng quy ước h qư = 13,5 m;

- m: hệ số điều kiện làm việc m = 0.7;

- γ w: khối lượng thể tích tự nhiên của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước Cụ thể

là khối lượng thể tích tự nhiên của lớp 9 là lớp cát hạt nhỏ ta lấy γ w=2(T/m3) đểtiện tính toán

- γ´tb :làkhối lượng thể tích tự nhiên trung bình của các lớp đất xung quanh thân cọc

=> σtc≤ Rtc ( Thỏa mãn điều kiện )

2.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc

Để đảm bảo cho công trình hoạt động bình thường thì độ lún dưới móng côngtrình phải không vượt quá độ lún cho phép Tức là phải thỏa mãn điều kiện sau:

S ≤[S gh] Áp dụng phương pháp tính độ lún cuối cùng của móng theo phương phápphân tầng lấy tổng

Với S là tổng độ lún cuối cùng của công trình; [S gh] là độ lún giới hạn cho phép, đối vớicông trình nhà dân dụng thì độ lún cho phép là 8cm Như đã nêu ở trên, vẫn coi móngcọc hoạt động như một khối móng quy ước có kích thước 2,7m×1,65m ; chiều sâu củakhối móng quy ước là 13 m

Tính ứng suất gây lún ở đế móng quy ước Như đã tính được ở phần trên, với

σ =39,85(T /m2) là ứng suất do tải trọng công trình và trọng lượng móng khối quy ướcgây ra tại đáy móng khối quy ước; và γ tb=1,82(T /m3

) Tính được ứng suất gây lún ở đếmóng:

p gl=σ −γ tb h qư=39,85−1,82∗13=16,19(T /m2

)Trước hết, ta tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trên trục qua tâm móng Chianền đất dưới đáy móng thành nhiều lớp phân tố có chiều dày 1m Giá trị ứng suất gâylún tại những điểm nằm trên trục qua tâm móng được tính theo công thức: