Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà C thuộc khu nhà ở và làm việc của công ty Bưu chính Viễn thông Hà Nội. Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật – thi công công trình trên

Cùng với sự phát triển, Hà Nội đã và đang tiến hành xây dựng các cơ sở hạ tầng phục vụ cho chiến lược phát triển kinh tế xã hội. Trước tình hình dân số tăng nhanh, nhu cầu sinh hoạt tăng cao, diện tích đất thu hẹp nhu cầu nhà ở vẫn là nhu cầu cấp bách cản giải quyết. Trong điều kiện kinh tế đất nước ta hiện nay việc xây dựng các khu trung cư cao tầng là giải pháp khả thi và phù hợp. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu trên trước khi xây dựng cần phải giải quyết công tác nghiên cứu địa chất công trình (ĐCCT) một cách tỉ mỉ và chính xác, nhằm lựa chọn được phương pháp xây dựng tối ưu, đảm bảo cho công trình hoạt động ổn định trong quá trình sử dụng về sau. Mục đích của đồ án: • Củng cố những kiến thức đó học về khoa học ĐCCT và những môn học khác, đặc biệt là ĐCCT chuyên môn cho các dạng công trình khác nhau. • Nắm được các bước, cũng như biết cách bố trí, quy hoạch, luận chứng các công tác khảo sát cho các giai đoạn thiết kế • Làm cơ sở để sinh viên việc làm đồ án tốt nghiệp sau này đạt kết quả tốt nhất.

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển, Hà Nội đã và đang tiến hành xây dựng các cơ sở hạtầng phục vụ cho chiến lược phát triển kinh tế - xã hội Trước tình hình dân số tăngnhanh, nhu cầu sinh hoạt tăng cao, diện tích đất thu hẹp nhu cầu nhà ở vẫn là nhucầu cấp bách cản giải quyết Trong điều kiện kinh tế đất nước ta hiện nay việc xâydựng các khu trung cư cao tầng là giải pháp khả thi và phù hợp Tuy nhiên, để đápứng nhu cầu trên trước khi xây dựng cần phải giải quyết công tác nghiên cứu địa chấtcông trình (ĐCCT) một cách tỉ mỉ và chính xác, nhằm lựa chọn được phương pháp xâydựng tối ưu, đảm bảo cho công trình hoạt động ổn định trong quá trình sử dụng vềsau

có đề tài là:

“Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà C thuộc khu nhà ở và làm việc của công ty Bưu chính Viễn thông Hà Nội Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật – thi công công trình trên.”

Tuy nhiên, do kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạnchế nên bản đồ án này khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý củacác thầy cô và các bạn Qua đây em xin chân thành cảm ơn cô ThS Vũ Thái Linh cùngcác thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình đã tận tình hướng dẫn giúp em hoànthành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !!!

Chương 1 Đánh giá điều kiện ĐCCT khu xây dựng

Khu xây dựng nhà ở của công ty Bưu chính Viễn thông Hà Nội nằm ở đầu phố CátLinh, quận Đống Đa, thành phố Hà Nội Để có tài liệu địa chất phục vụ cho giai đoạnlập báo cáo khả thi cho khu nhà C người ta đã tiến hành khoan khảo sát địa chất côngtrình khu vực dự kiến xây dựng Trong phạm vi nghiên cứu đã tiến hành khoan khảosát 6 hố khoan Lấy thí nghiệm … mẫu đất xác định các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất nền.Điều kiện 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 Điều kiện ĐCCT bao gồm tổng hợp các yếu tố vềđịa chất khác nhau bao gồm:

+ Yếu tố địa hình, địa mạo

+ Yếu tố địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá

+ Yếu tố cấu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo

+ Yếu tố về địa chất thủy văn

+ Yếu tố về các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình

+ Yếu tố về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên

Dựa trên các tài liệu khảo sát thu thập được chúng tôi tiến hành đánh giá điềukiện ĐCCT khu vực dự kiến xây dựng công trình như sau

1.1 Địa hình, địa mạo khu vực khảo sát

Địa hình ở đây tương đối bằng phẳng, được hình thành do san lấp ao hồ tạo mặtbằng xây dựng, độ chênh cao không đáng kể

1.2 Địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất nền

Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình sơ bộ, địa tầng gồm 6 lớp, phân

bố từ trên xuống dưới như sau:

+Lớp 1: Đất lấp có thành phần hỗn tạp, trạng thái không đều, bào gồm sét phamàu nâu xám, cát hạt nhỏ, lẫn xỉ than, gạch vụn, bùn

+Lớp 2: Sét pha, màu nâu, nâu hồng, trạng thái dẻo cứng, N=12

+Lớp 3: Bùn sét, màu nâu, xám đen lẫn hữu cơ, N=1

+Lớp 4: Sét pha, màu nâu, xám xanh loang lổ, trạng thái nửa cứng, N=12.+Lớp 5: Sét pha xen kẹp cát pha màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, N=18.+Lớp 6: Cát hạt trung, màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa, N=22.

Trong quá trình xử lý kết quả thí nghiệm, các chỉ tiêu sức chịu tải quy ước R0, vàmodul tổng biến dạng E0 được tính theo tiêu chuẩn TCXD9362-2012, cụ thể như sau:

+ Sức chịu tải quy ước

Đối với đất dính ta tính sức chịu tải quy ước R0 theo công thức 1.1.

R0 = m.[(A.b + B.h ).γ + C.D]

(1.1)Trong đó:

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

m - hệ số làm việc, m=1;

b - chiều rộng móng quy ước, b=100 cm;

h - chiều sâu đặt móng quy ước, h=100 cm;

γ - khối lượng thể tích tự nhiên của đất (cm2/kG) ;

π cotg φ+φ− π

2

D¿

πcotgφ cotg φ+φ− π

2

Hệ số A, B, D được tra theo bảng 1.1

Bảng 1.1 Bảng tra hệ số A,B,D theo góc ma sát trong

Đối với đất rời để tính sức chịu tải quy ước R0 ta dựa vào bảng 1.2.

Bảng 1.2 Sức chịu tải quy ướcR0 đối với đất rời

Loại đất Sức chịu tải quy ước R0

-Hạt to và thô không phụ thuộc độ ẩm 6/5

Ghi chú: Tử số cho cát chặt và mẫu số cho cát chặt vừa

Bảng 1.3 Xác định mkcho các loại đất

đất 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05Cát

Đối với đất rời ta tính E0 dựa vào giá trị xuyên tiêu chuẩn N.

Theo T P Tassios, A G Anagnostoponlosta có:

Trong đó:

Hệ số a =40 khi N>15 và a = 0 khi N<15

C là hệ số phụ thuộc vào loại đất xác định theo bảng 1.4

Bảng 1.4 Hệ số C đối với mỗi loại đất

Loại đất Đất

loại sét Cát mịn Cát nhỏ Cát vừa Cát to

Cát lẫnsỏi sạn

Sỏi sạnlẫn cát

* Mô tả chi tiết địa tầng khu vực nghiên cứu

Lớp1: Đất lấp có thành phần hỗn tạp, trạng thái không đều, bao gồm sét pha màu nâu xám, cát hạt nhỏ, lẫn xỉ than, gạch vụn, bùn.

Đây là lớp đất trên cùng khu vực nghiên cứu, phân bố khắp diện tích khu vựckhảo sát, gặp tại tất cả các hố khoan.Phân bố ở độ sâu từ 0 ÷ 3.5m.Lớp đất này không

có giá trị xây dựng nên không lấy mẫu thí nghiệm

Lớp 2: Sét pha màu nâu, nâu hồng, trạng thái dẻo cứng, N=12.

Nằm dưới lớp 1, phân bố khắp khu vực khảo sát ở độ sâu 1.7 ÷ 7m Thànhphần chủ yếu là sét pha màu nâu, nâu hồng, trạng thái dẻo cứng Lớp này lấy 8 mẫu thínghiệm và kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý thể hiện trong bảng sau

Bảng 1.5 Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

STT Các chỉ tiêu cơlý Kí hiệu Đơn vị trung bìnhGiá trị lớn nhấtGiá trị

Giá trịnhỏnhất

3 Khối lượng thể

4 Khối lượng thểtích khô γc g/cm3 1.49 1.65 1.25

15 Lực dính kết C kG/cm2 0.26 0.36 0.19

16 Sức chịu tải quy

17 Modul tổng biếndạng E0 kG/cm2 96.59 221.36 21.95

 Tính sức chịu tải quy ước R0

- Khối lượng thể tích tự nhiên γw = 1.91 (g/cm3) = 0,00191 (kG/cm3)

- Góc ma sát trong φ = 12°01’30’’ tra bảng 1.1 suy ra A = 0.23, B =1.94;

D = 4.42

- Lực dính kết C = 0.26 (kG/cm2)

- Hệ số điều kiện làm việc m = 1

- Chiều sâu đặt móng khối quy ước h = 100 (cm)

- Chiều rộng móng khối quy ước b = 100 (cm)

- Hệ số xét đến điều kiện nở hông hạn chế đối với đất sét pha β = 0,62

- Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính E theo thí nghiệm nén một trục trongphòng ra kết quả tính E theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời Với đất sétpha có e0 = 0.83 tra bảng 1.3 ta có mk = 3.2

Lớp 3: Bùn sét màu xám đen lẫn hữu cơ, N=1

Phân bố khắp khu vực nghiên cứu ở độ sâu 5.4 – 19.2, nhưng phân bố khôngđều, có chỗ dày đến 12.8m, chỗ mỏng nhất là 3.6m Lớp này lấy 7 mẫu thínghiệm và kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý được thể hiện trong bảng sau:

3 Khối lượng thểtích tự nhiên γw g/cm3 1.51 1.65 1.4

4 Khối lượng thểtích khô γc g/cm3 0.909 1.095 0.748

 Tính sức chịu tải quy ước R0

- Khối lượng thể tích tự nhiên γw = 1.51 (g/cm3) = 0.00151 (kG/cm3)

- Góc ma sát trong φ = 10°55’ nội suy từ bảng 1.1 ta được A = 0,1, B =1,39; D = 3,71

- Lực dính kết C = 0,086 (kG/cm2)

- Hệ số điều kiện làm việc m = 1

- Chiều sâu đặt móng khối quy ước h = 100 (cm)

- Chiều rộng móng khối quy ước b = 100 (cm)

- Hệ số xét đến điều kiện nở hông hạn chế đối với bùn sét pha β = 0.62

- Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính E theo thí nghiệm nén một trục trongphòng ra kết quả tính E theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời Với đất bùnsét pha,mk = 1.

Lớp 4: Sét pha màu nâu , xám xanh loang lổ, trạng thái nửa cứng, N=12

Lớp này phân bố hầu hết trong khu vực khảo sát, không xuất hiện ở hố khoan 6

Độ sâu phân bố từ 9.3 – 20m Phân bố không đều, chỗ mỏng nhất là 1.4m , chỗ dày nhất là 3.9m Lớp này lấy 6 mấu thí nghiệm và kết quả chỉ tiêu cơ lý được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1.7 Chỉ tiêu cơ lý lớp 4

STT Các chỉ tiêu cơ

lý Kí hiệu Đơn vị

Giá trịtrung bình

Giá trịlớn nhất

Giá trịnhỏnhất

 Tính sức chịu tải quy ước R0

- Khối lượng thể tích tự nhiên γw = 1.95 (g/cm3) = 0,00195 (kG/cm3)

- Góc ma sát trong φ = 14°57’10’’ nội suy từ bảng 1.1 ta được A =0,2705, B = 2,261; D = 4,7985

- Lực dính kết C = 0,328 (kG/cm2)

- Hệ số điều kiện làm việc m = 1

- Chiều sâu đặt móng khối quy ước h = 100 (cm)

- Chiều rộng móng khối quy ước b = 100 (cm)

- Hệ số xét đến điều kiện nở hông hạn chế đối với đất sét pha β = 0,62.

- Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính E theo thí nghiệm nén một trục trongphòng ra kết quả tính E theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời mk = 4.035

Lớp 5: Sét pha xen kẹp cát pha màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, N=18

Lớp này phân bố hầu hết khu vực quan sát, không xuất hiện trong hố khoan 6 Phân bố ở độ sâu từ 13.2 – 20m.Lớp này lấy 4 mẫu thí nghiệm Kết quả thí nghiệm chỉtiêu cơ lý được trình bày trong bảng:

3 Khối lượng thểtích tự nhiên γw g/cm3 2.003 2.030 1.970

4 Khối lượng thểtích khô γc g/cm3 1.649 1.681 1.617

5 Khối lượng riêng γs g/cm3 2.698 2.700 2.690

 Tính sức chịu tải quy ước R0

- Khối lượng thể tích tự nhiên γw = 2.003 (g/cm3) = 0,002003(kG/cm3)

- Góc ma sát trong φ = 17°20’ nội suy từ bảng 1.1 ta được A = 0,36, B

=2,58; D =5,065

- Lực dính kết C = 0,148 (kG/cm2)

- Hệ số điều kiện làm việc m = 1

- Chiều sâu đặt móng khối quy ước h = 100 (cm)

- Chiều rộng móng khối quy ước b = 100 (cm)

- Hệ số xét đến điều kiện nở hông hạn chế đối với đất sét pha β = 0,62

- Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính E theo thí nghiệm nén một trục trongphòng ra kết quả tính E theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời mk = 4.565

Lớp 6: Cát hạt trung màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa, N=22

Lớp này phân bố trong 4 lỗ khoan HK3, HK4, HK5, HK6.Chỗ dày nhất là 8.3m, mỏngnhất là 4.8m

 Tính sức chịu tải quy ước R0.

Tra bảng 1.2 ta được sức chịu tải quy ước R0 = 4 (kG/cm2)

Theo tài liệu khảo sát sơ bộ ban đầu, tại khu vực xây dựng công trình ở thời điểm khảosát cho thấy, mực nước nằm khá nông, cách mặt đất từ 0.3 – 0.5m, mực nước dao độngtheo mùa Nước tồn tại trong lớp đất lấp, nguồn cung cấp là nước mưa, nước thải sinhhoạt Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT sơ bộ chưa lấy mẫu để phân tích thành phần hoáhọc của nước

1.4 Kết luận chung

Địa hình địa mạo: khu vực xây dựng có địa hình bằng phẳng, nhưng nằm trong khuvực nội thành Hà Nội nên việc tập kết vật liệu xây dựng, cũng như thi công công trình

là tương đối khó khăn

Địa tầng: trong phạm vi chiều sâu khảo sát có 6 lớp đất đá khác nhau, các lớp phân bố

ở độ sâu khác nhau và không đồng nhất

Địa chất thuỷ văn: mực nước dưới đất nằm nông, cách mặt đất 0.3 – 0.5m Nước dướiđất có ảnh hưởng đến việc thi công móng công trình

Chương 2

Dự báo các vấn đề Địa chất công trình

Vấn đề địa chất công trình (ĐCCT) là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định, phátsinh trong quá trình xây dựng công trình Do đó vấn đề ĐCCT không những phụ thuộcvào điều kiện tự nhiên mà còn phụ thuộc và mục đích xây dựng công trình Tùy thuộcvào đặc điểm địa chất mỗi loại công trình khác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đềĐCCT khác nhau.Vì vậy việc nghiên cứu các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa quan trọng chophép chúng ta dự báo được những bất lợi có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng côngtrình.Từ đó đưa ra các giải pháp hợp lý đảm bảo công trình ổn định và kinh tế

2.1.Đặc điểm của công trình xây dựng.

Công trình xây dựng là nhà C thuộc công trình của công ty Bưu chính Viễnthông Hà Nội nằm ở đầu phố Cát Linh, quận Đống Đa, thành phố Hà Nội.Thông sốxây dựng công trình là 6 tầng với tải trọng là 220 tấn/trụ

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

Qua tài liệu đánh giá sơ bộ điều kiện ĐCCT trên khu vực xây dựng, nhìn chung khuvực xây dựng có địa tầng phức tạp, gồm nhiều lớp có các tính chất cơ lý khác nhau, bềdày biến đổi mạnh và có nước dưới đất ở lớp 1 với chiều sâu phân bố từ 0,3 đến0,5(m) nguồn cung cấp là nước mưa và nước thải sinh hoạt Nhiều lớp đất yếu xen kẹp

có bề dày lớn Cấu trúc đất nền như trên, nên khi xây dựng công trình có tải trọng lớnnhư nhà C (6 tầng có tải trọng 220 tấn/trụ), có thể phát sinh các vấn đề ĐCCT sau:

2.2.1 Vấn đề ổn định cường độ của đất nền.

Khi công trình xây dựng trên nền đất có sức chịu tải thấp, đất nền sẽ không đápứng được điều kiện làm viêc bình thường của công trình.Việc đánh giá khả năng chịutải của đất nền cần gắn liền với quy mô kết cấu công trình.Kết quả đánh giá khả năngchịu tải của các lớp đất là cơ sở để lựa chọn giải pháp kết cấu móng và lớp đặt móngcho công trình

2.2.2 Vấn đề biến dạng lún 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 vượt quá giới hạn chophép thì sẽ gây biến dạng và hư hỏng công trình.Việc đánh giá khả năng biến dạng lúnđặc biệt là lún không đều, có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp kết

cấu tốt nhất, đảm bảo sự ổn định lâu dài và làm việc bình thường của công trình Đểđánh giá đặc điểm và khả năng lún của công trình cần đánh giá quá trình biến dạng lúntheo thời gian Kết quả đánh giá biến dạng lún theo thời gian cho phép xác định tiến độ

và thứ tự thi công công trình hợp lý

2.2.3.Vấn đề nước chảy vào hố móng.

Theo tài liệu khảo sát sơ bộ ban đầu,tại khu vực xây dựng công trình nước dưới đất tồntại trong lớp đất lấp,phân bố ở độ sâu từ 0,3 đến 0,5m.Nguồn là nước mưa và nướcsinh hoạt khi đào hố móng có vẫn đề phát sinh nước chảy vào hố móng.Cần phải cócác giải pháp bớm hút cũng như chắn nước để trành tình trạng nước chảy vào hố mónggây mất ổn đinh hố móng cũng như là giảm khả năng thi công

2.3 Kiểm toán các vấn đề địa chất công trình

2.3.1 Vấn đề ổn định cường độ của đất nền

2.3.1.1 Lựa chọn giải pháp móng sơ bộ

Với cấu trúc địa chất và tải trọng 320 tấn/trụ của khu nhà C 6 tầng Thì các giảipháp móng có thể được đặt ra là:

- Sử dụng cọc khoan nhồi

- Sử dụng cọc ma sát với cọc là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

- Sử dụng cọc chống với cọc là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

Tuy nhiên, theo tôi giải pháp tối ưu nhất là sử dụng cọc ma sát với cọc là cọc bêtông cốt thép đúc sẵn , thi công bằng máy ép cọc Diezen Bởi vì với cấu trúc địa chất

có chiều dày các lớp đất yếu quá lớn, việc để đảm bảo cho công trình không bị ảnhhưởng sau này thì giải pháp cọc khoan nhồi và cọc chống phải yêu cầu cắm vào tầngcuội sỏi, cũng như trong quá trình thi công phải có các thiết bị phức tạp để đảm bảokhông xảy ra sự cố Điều này dẫn đến việc lãng phí về cả 2 phương diện kinh thế và kĩthuật Như vậy giải pháp móng được chọn là móng cọc ma sát với cọc là cọc bê tôngcốt thép

cốt thép dọc chịu lực là 4 thanh thép φ20, loại thép CT5, cốt thép đai loại φ8 thépxoắn Các cọc nối với nhau bằng bản thép dày và được hàn bằng hàn điện.

b Chọn độ sâu đặt đài cọc, chiều dài cọc

Bê tông làm đài mác 300# , đài cọc là đài thấp và chiều sâu đặt đài là h =1,7m

Bề dày của đài là 1 m, cọc ngàm vào đài 0,5 m.Mũi cọc cắm vào lớp 4 với độ sâu là20(m) so với mặt đất

Chiều dài cọc là (cọc ngàm vào đài):H=20-1,7+0,5=18,8(m)

Chiều dài cọc từ đáy đài đến mũi cọc là: L=20-1,7=18,3(m)

c Xác định sức chịu tải tính toán của cọc

 Xác định sức chịu tải theo vật liệu làm cọc

Đối với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau:

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

- Pvl – sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu làm cọc (T)

- m – hệ số điều kiện làm việc, thường lấy m = 0,9

- φ – hệ số chịu uốn dọc trục, phụ thuộc tải trọng ngang và momen thườnglấy φ = 1

- Rbt – cường độ kháng nén giới hạn của bê tông (T/m2)

Rbt = 40%mac bê tông = 40%.300 = 120 (kG/cm2)= 1200 (T/m2)

- Fct – diện tích tiết diện của cốt thép (m2)

Fct = 4.π.r2 = 4.3,14.(0.01)2 = 1,256.10-3 (m2)

- Fbt – diện tích tiết diện ngang của bê tông (m2)

Fbt = Fc – Fct = 0,16 – 1,256.10-3 = 0,1587 (m2)

Fc là diện tích tiết diện ngang của cọc Fc = 0,4.0,4 = 0,16 (m2)

- Rct – cường độ kháng nén giới hạn của cốt thép (T/m2)

Rct = 30000 (T/m2) đối với thép CT-5 theoTCVN 5575:2012

Thay các giá trị vào công thức (2.1) ta có:

Pvl = 1.0,9.(1200.0,1587 + 30000.1,256.10-3) = 205,31 (T)

 Xác định sức chịu tải của cọc theo sức chịu tải của đất nền

Theo quy phạm sức chịu tải đối với cọc ma sát chịu nén được tính theo côngthức:

Pđn = 0,7.m.(α1 α2.U.∑τ ili + α3.Fc.R)Trong đó:

- Pđn – là sức chịu tải của cọc theo sức chịu tải của đất nền;

- m – là hệ số điều kiện làm việc, lấy theo bảng 2.1 được m = 0,9;

- α1 - là hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc, lấy theo TCXD10304:2012;α1=1,1

- α2 – là hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, trong trường hợp cọc nhồi talấy theo TCXD 10304:2012, các trường hợp khác lấy α2 = 1;

- α3 – hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chấn cọc đến sức chịu tải của nềnđất ở mũi cọc lấy theo tiêu chuẩn TCXD 10304:2012;α3=0,6

- U – chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 4.0,4 =1,6 (m)

- li – chiều dày của lớp thứ i mà cọc xuyên qua (m), bảng 2.6

- τi – lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua (T/

m2) lấy theo TCXD 10304:2012 được tính toán trong bảng 2.1;

- Fc – diện tích tiết diện ngang của cọc, Fc = 0,4.0.4 = 0,16 (m2);

- R – cường độ của nền đất dưới mũi cọc (T/m2), xác định theo tiêu chuẩn

ta được R =1020,8 lấy theo TCXD 10304:2012;

Bảng 2.1 Lực ma sát trung bình theo loại đất.

 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc

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

σtb = P tt

Theo quy phạm thì khoảng cách giữa các tim cọc trong đài r ≥ 3d ( với d là kíchthước cọc ) ta chọn r = 5d =5.0,4 =2 (m) để tận dụng tối đa sự làm việc của cọc trongđài Thay giá trị Ptt =106,99 (T/m2) và (5d)2 = (2)2 = 4m2 vào công thức (2.3) ta có:

h – độ sâu đáy đài là 1,7 m

Ptc – tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đài, Ptc = 220 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:

 Xác định số lượng cọc trong đài

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

nc = 

∑N

P tt (2.5)

Trong đó:

nc – số lượng cọc trong đài

Ptt – sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 106,99 T

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

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

Cọc được bố trí vào trong đài theo hình vuông như hình 2.1

Hình 2.1.Sơ đồ bố trí cọc vào đài

Như vậy diện tích đài cọc thực tế là:

Ftt = 2,5.2,5 = 6,25 (m2)

2.3.1.3 Kiểm tra tính hợp lý của móng

a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc.

Điều kiện kiểm tra:

Pm =N

tc

+G tt

n c (2.6)Trong đó :

Ta thấy Pm <Ptt ,tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền.

Vậy cọc chịu được tải trọng công trình truyền xuống

b Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc

Để kiểm tra, ta coi đài cọc, cọc và đất xung quanh cọc là một móng khối quyước Phạm vi móng khối quy ước được xác định bằng góc mở α:

Hình 2.2.Sơ đồ kích thước móng khối quy ước

Diện tích móng khối quy ước được xác định như sau:

Fqư = A2.B2 = (A1 + 2.l.tgα).(B1 + 2.l.tgα)

A1= 5d + d =5.0,4 + 0,4 = 2,4 (m) B1=5d+d=2,4(m)

l – chiều dài phần cọc làm việc trong đất, l = 18,3 (m)

Fqư = (2,4 + 2.18,3.tg2°00’54’’).(2,4 + 2.18,3.tg2°00’54’’) = 13,6( m2)Nền đất dưới móng khối quy ước ổn định khi:

N tc+G qu

Ntc – tải trọng tiêu chuẩn của công trình, Ntc= Ptc= 220 T

Fqư – diện tích đáy móng khối quy ước, Fqư = 13,6 (m2)

Gqư – trọng lượng móng khối quy ước (T)

Giả thiết khi thi công cọc, đất trong phạm vi móng khối quy ước bị dồn chặt lại

và không bị dich chuyển ra ngoài hay bị trồi lên Khi đó khối lượng móng khối quyước được xác định như sau:

Gqư = Vkm γ tb = Fqư .Hqư γ tb (2.8)Trong đó:

Vkm - thể tích của cả khối móng

γtb - khối lượng thể tích trung bình của đất và bê tông, lấy γ tb= 2 (T/m3)

Hqư - chiều cao khối móng quy ước, Hqư =20 (m)

Thay số vào (2.8) : Gqư =13,6.20.2 =543,96 (T)

Thay số vào (2.7) ta được :

σtt =

220+543 ,96

13 ,6 =56, 2 (T/m2)

Rtc– sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng khối quy ước

Rtc = m.(A.Bqư.γ2+ B.Hqư.γ1)+ C.D (2.9)

Trong đó:

m – hệ số điều kiện làm việc của nền và công trình, m = 1

C – lực dính của đất dưới đáy móng khối quy ước, C = 0,328 (cm2/kG)

Bqư – chiều rộng đáy móng khối quy ước,

γ2 – khối lượng thể tích tự nhiên của đất dưới đáy móng khối, γ2 = 1,95(T/m3)

Hqư – chiều sâu của đáy móng khối quy ước, H qư=20 (m)

Thay số vào công thức (2.9) ta được :

Rtc = 1.(0,275.3,69.1,95 + 2,3.20.1,63) +0,328.4,845 = 78,54 (T)

Ta thấy σtt = 55,2< Rtc = 78,54.Vậy nền đất ổn định về cường độ chịu tải

c Kiểm tra khả năng chọc thủng đài cọc.

Để đài cọc không bị chọc thủng trong quá trình làm việc thì bề dày của phần bêtông chống chọc thủng đài của cọc phải thỏa mãn điều kiện :

U – chu vi tiết diện ngang của cọc , U = 0,4 4 = 1,6(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 :

60,851,6.120 = 0,32< ho = 0,5 (m)

Như vậy đài không bị chọc thủng do cọc.

S – là tổng độ lún cuối cùng của công trình

[Sgh] – là độ lún giới hạn cho phép, với công trình dân dụng [Sgh] = 8(cm)

Coi móng cọc là móng khối quy ước có kích thước 3,69x3,69m, chiều sâu đáymóng là 20m, ta tính lún như đối với móng nông

Để tính độ lún cuối cùng của móng cọc tôi sử dụng phương pháp phân tầng lấytổng Với nền đất dưới mũi cọc là sét pha, trạng thái nửa cứng Theo phương pháp nàyđất dưới đáy móng được chia thành các lớp phân tố bề dày mỗi lớp là hi = 0,738m

 Độ lún của móng được tính theo công thức:

ko – hệ số ứng suất ở tâm móng, tra bảng phụ thuộc l/b và z/b

l - chiều dài móng khối quy ước l = Bqư = 3,69 (m)

b - chiều rộng móng khối quy ước b = Bqư =3,69(m)

Pgl – là áp lực gây lún tại đáy móng

Hqư – chiều sâu đáy móng khối quy ước, Hqư = 20 m.

Ta lập được bảng tính toán sau :

Bảng 2.3 Ứng suất bản thân và ứng suất gây lún các lớp phân tố

Hình 2.3 Biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng khối quy ước

Chương 3:Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình

3.1 Luận chứng nhiệm vụ thiết kế

3.1.1 Kểt quả khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn khảo sát sơ bộ

Công tác khảo sát trên khu vực xây dựng nhà C đã tiến hành khoan 1 hố khoantrên khu xây dụng nhà C với chiều sâu là 20m,đã xác định được 4 lớp đấy đá với chiềusâu mỗi lớp là

Lớp 1:Đất lấp có thành phần hỗn tạm, trạng thái không đều, bao gồm sét phamàu nâu xám, cát hạt nhỏ, lẫn xỉ than, gạch vụn, bùn Với chiều dày là 1,7m;

Lớp 2:Sét pha màu nâu, nâu hồng, trạng thái dẻo cứng, N30= 12 Với chiều dày

là 4,1m;

Lớp 3:Bùn sét pha màu xám đen lẫn hữu cơ, N30= 1 Với chiều dày là 12,8m;Lớp 4:Sét pha màu nâu, xám xanh loang lổ, trạng thái nửa cứng, N30= 12 Vớichiều dày là 1,4m;

Từ kết quả khảo sát, tôi đã sơ bộ tính toán đánh giá được điều kiện địa chấtcông trình và đưa ra giải pháp móng hợp lý cho công trình

Tuy nhiên kết quả khảo sát ở giai đoạn này còn một số tồn tại như sau:

 Số lượng hố khoan còn ít, chưa đủ để xác định chính xác địa tầng;

 Độ sâu các hố khoan chưa đủ để thiết kế chiều sâu cắm mũi cọc;

 Chưa có mẫu nước để xác định thành phần hóa học của nước và đánh giá tácđộng của nước đến bê tông;

 Công tác thí nghiệm ngoài trời còn thiếu, làm giảm độ chính xác của tài liệuđặc trưng cho tính chất công trình của đất đá

Yêu cầu đặt ra cho công tác khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn thiết kế kỹthuật và thiết kế thí công cần phải tiến hành một số công tác sau:

 Công tác thu thập tài liệu và viết phương án;

 Công tác trắc địa;

 Công tác khoan thăm dò;

 Công tác lấy mẫu thí nghiệm;

 Công tác thí nghiệm trong phòng;

 Công tác thí nghiệm ngoài trời;

 Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo