Thông tin tài liệu
BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH -oOo - BÀI GIẢNG MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ NỀN MÓNG 30 tiết Biên soạn : TS Tô Văn Lận Năm 2007 MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO : CHƯƠNG NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU 1.1.1 Về đònh tính 1.1.2 Về đònh lượng 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU 1.2.1 Đất sét yếu 1.2.1.1 Hạt sét khoáng vật sét 1.2.1.2 Liên kết cấu trúc sức chống cắt đất sét 1.2.1.3 Các đặc điểm khác đất sét yếu 1.2.2 Đất cát yếu .10 1.2.3 Bùn, than bùn đất than bùn 11 1.2.4 Đất đắp 12 1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU 12 1.3.1 Giải pháp kết cấu .12 1.3.2 Các biện pháp xử lý 12 1.3.3 Các giải pháp móng 13 CHƯƠNG 13 BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 13 2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 13 2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng 13 2.1.2 Loại kết cấu mềm 14 2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới haïn 14 2.2 BỐ TRÍ KHE LÚN 15 2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MÓNG VÀ GIẰNG TƯỜNG 17 2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản .17 2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp B.I Đalmatov 19 2.4 CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG 22 2.5 CHỌN LOẠI MÓNG VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG 22 2.5.1 Chọn loại moùng 22 2.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng .22 CHƯƠNG 24 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN 24 3.1 ĐỆM CÁT 24 3.1.1 Phaïm vi aùp duïng .24 3.1.2 Tính toán đệm cát 25 3.1.3 Thi coâng đệm cát 27 3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát 28 3.2 COÏC CAÙT 28 3.2.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng 28 3.2.2 Tính toán thiết kế cọc cát 29 3.2.3 Thi công cọc cát 30 3.3 CỌC XI MĂNG TRỘN ĐẤT 31 3.3.1 Phạm vi áp dụng .31 3.3.2 Mô tả công nghệ 31 3.3.3 Ví dụ công trình xử lý cọc xi măng đất 34 3.4 NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH .38 3.4.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng 38 3.4.2 Điều kiện đòa chất công trình .39 3.4.3 Tính toán gia tải trước .39 3.4.4 Biện pháp thi công 40 3.5 GIẾNG CÁT 40 3.5.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng 40 3.5.2 Tính toán thiết kế giếng cát .41 3.5.3 Thi công giếng cát 43 3.6 GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM 43 3.6.1 Phạm vi áp dụng .43 3.6.2 Mô tả công nghệ 43 3.6.3 Ứng dụng thực tế 44 3.7 GIA CỐ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUAÄT 45 3.7.1 Gia cố đường 45 3.7.2 Gia cố tường chắn đất 46 CHƯƠNG 48 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MÓNG CỌC 48 4.1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 48 4.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng .48 4.1.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi 49 4.1.3 Thi công móng cọc khoan nhồi .57 4.1.4 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi .67 4.1.5 Caùc cố thường gặp cách xử lý .73 4.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BARET 74 4.2.1 Khaùi nieäm .74 4.2.2 Khảo sát đòa chất cho thiết kế thi công móng cọc barét .75 4.2.3 Sức chòu tải cọc baret .76 4.2.4 Thieát kế cọc baret 78 4.2.5 Thieát kế đài cọc 81 4.2.6 Thi công cọc baret 83 4.3 TƯỜNG TRONG ĐẤT (TƯỜNG CỪ - TƯỜNG CỌC BẢN) 86 4.3.1 Khái niệm .86 4.3.2 Phạm vi áp dụng .86 4.3.3 Mô tả công nghệ .88 4.3.4 Thiết kế tường ñaát 89 4.4 THIẾT KẾ MÓNG CỌC TRAØM .92 4.4.1 Vật liệu cọc tràm 92 4.4.2 Đặc điểm, phạm vi áp duïng 93 4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm 94 CHƯƠNG 98 CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG 98 5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 98 5.1.1 Mục đích 98 5.1.2 Nội dung công tác khảo sát đòa chất .98 5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập) 98 5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC 99 5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát 99 5.2.2 Nội dung khảo sát 99 5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát 100 5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TAÀNG 101 5.3.1 Thí nghiệm trường 101 5.3.2 Thí nghiệm phòng 102 5.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM 102 5.4.1 Nguyên tắc chung 102 5.4.2 Xác đònh trò tiêu chuẩn trò tính toán đất 103 5.4.3 Yêu cầu số lượng thí nghiệm đặc trưng đất 105 Tài liệu tham khảo : Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải; Những phương pháp xây dựng công trình đất yếu NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1973 Nguyễn Văn Quảng; Nền móng nhà cao tầng NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 TCXD 45 : 1978, Tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình TCXD 205 : 1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 326 : 2004, Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu TCVN 4419-1987, Khảo sát cho xây dựng Chương NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU Về đất yếu có hai quan điểm dựa vào đònh tính đònh lượng : 1.1.1 Về đònh tính Đất yếu loại đất mà thân không đủ khả tiếp thu tải trọng công trình bên công trình nhà cửa, đường xá, đê đập… Khái niệm nói chung không chặt chẽ sở khoa học 1.1.2 Về đònh lượng Đất yếu loại đất có sức chòu tải kém, dễ bò phá hoại, biến dạng tác dụng tải trọng công trình dựa số liệu tiêu lý cụ thể Khái niệm giới chấp nhận có sở khoa học + Dựa vào tiêu vật lý, đất gọi yếu : - Dung trọng : W 1,7T/m3 - Hệ số rỗng : e - Độ ẩm : W 40% - Độ bão hòa : G 0,8 Lưu ý : + Dung trọng, (dung trọng tự nhiên), đất yếu dung trọng nhỏ chứa nhiều nước bùn, hữu cơ… + Hệ số rỗng : e tỷ số thể tích rỗng thể tích hatï (V r / Vh) Hệ số rỗng lớn đất yếu Cách xác đònh : e = ( h / ) – : h trọng lượng hạt đất hay tỷ trọng ; trọng lượng đơn vò thể tích trạng thái khô + Độ ẩm : W - đònh nghóa tỷ số trọng lượng nước trọng lượng hạt (Gn / Gh )x 100% Độ ẩm lớn đất có nhiều nước + Độ bão hòa G đònh nghóa tỷ lệ nước chiếm lỗ rỗng đất, xác đònh sau : V W V e G n r h n Khi G = gọi đất bão hòa, nước chiếm toàn lỗ rỗng đất + Dựa vào tiêu học : - Modun biến dạng : - Hệ số nén : - Góc ma sát : - Lực dính (đối với đất dính): E0 50 kG/cm2 a 0,01 cm2/kG 100 c 0,1 kG/cm2 Löu ý : + Eo nhỏ độ lún đất lớn : S i p i i E i h i e e + Hệ số nén a ( a p1 p2 ) với e1; e2 hệ số rỗng đất ứng với áp lực nén p1, p2 Từ công thức cho thấy a nhỏ đất chặt hay hệ số rỗng thay đổi 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU Trong thực tế xây dựng, thường gặp loại đất yếu sau : đất sét yếu; đất cát yếu; bùn; than bùn đất than bùn đất đắp 1.2.1 Đất sét yếu 1.2.1.1 Hạt sét khoáng vật sét Trong đất sét gồm có thành phần : - Phần phân tán thô (gọi hạt sét) có kích thước > 0,002mm Chủ yếu có khoáng chất nguồn gốc lục đòa thạch anh, fenspat,… - Phần phân tán mòn (gọi khoáng chất sét) bao gồm hạt có kích thước bé (2 – 0,1m) keo (0,1 – 0,001m) Những khoáng chất đònh tính chất lý đất sét Các khoáng chất sét thường gặp nhóm điển hình : kaolinit(1), mônmôrilônit(2) ilit : + Kaolinit : Công thức hóa học Al2O3.2SiO2.2H2O; tạo thành phong hóa đá phun trào, đá biến chất đá trầm tích điều kiện môi trường axit (pH = 5-6) Đặc điểm mạng tinh thể kaolinit tương đối bền, ổn đònh trương nở + Mônmôrilônit : (1) (2) Tên lấy theo tên dãy núi cao Trung Quốc Kaulinh Tên lấy theo tên mỏ Montmorilon Pháp Công thức hóa học (OH)4Si8Al4O20.nH2O; thành tạo phong hoá đá macma giàu Mg biến đổi thứ sinh khác) tạo thành phong hóa đá phun trào kiềm điều kiện môi trường kiềm (pH = 7-8,5) Montmorilonit có mạng tinh thể bền vững dễ sảy tượng trương nở dáy móng có mặt loại sét Loại thường dễ gặp vùng ven biển + Ilit : Đại biểu nhóm ilit hrômica, có công thức K,Al2[Al,Si3O10](OH)2 tạo thành từ nhiều điều kiện khác chủ yếu môi trường kiềm Loại khả trương nở trương nở 1.2.1.2 Liên kết cấu trúc sức chống cắt đất sét Trong tự nhiên, đất loại sét tồn dạng liên kết cấu trúc, : dạng chảy, dạng dẻo dạng cứng (hình 1.1) Người ta chia thành hai loại : - Liên kết mềm : lực liên kết chủ yếu lực liên kết phân tử, từ tính Liên kết mềm dẻo hồi phục sau bò phá hoại (liên kết thuận nghòch) - Liên kết cứng : lực liên kết chủ yếu liên kết ion, đồng hóa trò Liên kết cứng, giòn, không hồi phục bò phá hoại học (liên kết thuận nghòch) Về lực dính đất sét, số nhà khoa học kiến nghò chia lực dính tổng cộng thành hai thành phần : lực dính mềm lực dính cứng (lực dính cấu trúc)(3) : CW = W + cc (1.1) Trong : CW : lực dính tổng cộng W : lực dính mềm (lực dính có nguồn gốc keo nước) cc : lực dính cứng (lực dính cấu trúc) (3) Maxlôp người đề xuất việc chia lực dính làm thành phần vào năm 1933 – 1935, viết thành sách vào năm 1941 Tiếp theo Ivanôp đề xuất vào năm 1936 Denhixôp đề xuất vào năm 1947, với c = cn + cy Hvorlev đề xuất năm 1956, chia làm thành phần : c = c c + cr HẠT ĐẤT NƯỚC TỰ DO NƯỚC TỰ DO LK DẠNG CHẢY LK DẠNG DẺO LK DẠNG CỨNG Hình 1.1 : Các dạng liên kết đất dính Phương pháp phân tích W, cc : a Cắt mẫu nguyên dạng mẫu chế bò độ ẩm – độ chặt : Xây dựng biểu đồ theo hình 1.2, : cc = cnd - ccb (1.2) Trong : cnd : lực dính theo kết cắt mẫu nguyên dạng ccb : lực dính theo kết cắt mẫu chế bò Theo Maxlôp lực dính cứng tồn đất nguyên dạng cứng Sw Cw Cc w MẪU NGUYÊN DẠNG MẪU CHẾ BỊ P Hình 1.2 : Kết cắt mẫu xác đònh lực dính cứng cc b Phương pháp cắt theo phẳng : Cắt mẫu cứng nguyên dạng, sau ép lại, để mẫu hồi phục cắt lần thứ (thời gian để phục hồi khoảng 20 phút) cc = cnd - cbản phẳng (1.3) c Phương pháp trùng lặp : - Lần đầu cắt mẫu nguyên dạng theo chiều từ trái sang phải - Cắt tiếp lần thứ theo chiều ngược lại - Có thể cắt tiếp lần 3,4 theo chiều ngược lại biểu đồ ổn đònh d Phương pháp cắt theo độ ẩm : Với loại đất, lấy nhiều mẫu thí nghiệm với độ ẩm khác Trong phương pháp trên, thường chọn PP thứ thí nghiệm đơn giản, mẫu cho kết xác Từ kết này, tác giả kiến nghò với công trình có quy mô nhỏ, tạm thời, thành phần lực dính lấy toàn (cW), công trình vónh cửu, có quy mô lớn nên lấy thành phần lực dính cứng cc mà Bảng 1.1 giới thiệu thành phần lực dính để tham khảo Bảng 1.1 : Cơ cấu thành phần lực dính đất loại sét Cấu trúc đất Tự nhiên Nhân tạo Độ sệt B B 1,0 B 0,75 Mức độ thể thành phần lực dính cc = %cW W = %cW 80 20 70 30 50 50 20 80 10 90 100 70 30 40 60 30 70 10 90 100 1.2.1.3 Các đặc điểm khác đất sét yếu Hiện tượng hấp thụ : Hiện tượng hấp thụ khả hút nước từ môi trường xung quanh giữ lại chúng vật chất khác : cứng, lỏng hơi, ion, phân tử hạt keo Sự hấp thụ đất sét có chất phức tạp thường gồm số trình sảy đồng thời Tính dẻo : Tính dẻo đặc điểm quan trọng đất sét Tính chất biểu thò lưu động đất sét độ ẩm chòu tác dụng ngoại lực chứng tỏ mức độ biến dạng đất sét chiếm vò trí trung gian cứng thể lỏng chảy nhớt Độ dẻo phụ thuộc vào nhiều nhân tố : mức độ phân tán thành phần khoán g vật đất, thành phần độ khoáng hoá dung dòch nước làm bão hòa đất Gradien ban đầu : Đất sét có đặc tính thẩm thấu khác thường : cho nước thấm qua gradien cột nước vượt trò số đònh Trò số gọi gradien ban đầu Gradien ban đầu độ chênh lệch tối thiểu áp lực cột nước, mà thấp tốc độ thấm giảm xuống nhiều, bé coi không thấm nước Đặc điểm biến dạng : Tính chất biến dạng đất sét yếu chất mối liên kết hạt chúng đònh Có thể chia biến dạng đất sét yếu loại sau : - Biến dạng khôi phục, gồm biến dạng đàn hồi biến dạng cấu trúc hấp phụ - Biến dạng dư, gồm biến dạng cấu trúc Biến dạng đất sét yếu phá hoại mối liên kết cấu trúc biến dạng màng hấp phụ nước liên kết gây nên Các loại biến dạng chủ yếu đất sét yếu biến dạng cấu trúc biến dạng cấu trúc hấp phụ Tính chất lưu biến : Đất sét yếu môi trường dẻo nhớt Chúng có tính dão (từ biến)(1) có khả thay đổi độ bền tải trọng tác dụng lâu dài Khả gọi tính chất lưu biến Hiện tượng dão đất sét yếu liên quan đến ép thoát nước tự nén chặt Do tượng liên quan với thay đổi mật độ kết cấu đất kết chuyển dòch, hạt khối lên nhau, thay đổi đònh hướng hạt khối với phương tác dụng tải trọng 1.2.2 Đất cát yếu Cát hình thành tạo biển vũng, vònh Về thàn h phần khoáng vật, cát chủ yếu thạch anh, có lẫn tạp chất Cát gồm hạt có kích thước 0,05 – 2mm Cát coi yếu cỡ hạt thuộc loại nhỏ, mòn trở xuống, đồng thời có kết cấu rời rạc, trạng thái bão hòa nước, bò nén chặt hóa lỏng đáng kể, chứa nhiều di tích hữu chất lẫn sét Những loại cát chòu (1) Đó biến dạng từ từ, phát triển chậ m theo thời gian 10 - Thân : thường có độ ẩm nhỏ độ ẩm ngâm nước Thân có tác dụng hút nước đóng vào đất yếu - Vỏ : có tác dụng màng mỏng, hút nước từ bên vào dẫn thoát nước dọc theo thân cọc Kích cỡ cọc tràm thông dụng : Chiều dài (m) Cừ 3m Cừ 4m Cừ 5m Đường kính gốc (cm) 4,5 – 6,0 6–7 - 10 Đường kính (cm) 3 –3,5 3,5 – Đường kính T.bình (cm) – 4,5 4,5 – 5 – 7,5 4.4.2 Đặc điểm, phạm vi áp dụng Cọc tre, tràm nhìn chung có khả chòu nén chòu kéo tốt Các đặc trưng sức bền cọc tràm tham khảo theo bảng : Ứng suất trung bình (kg/cm2) Rnén Rkéo Ruốn Vò trí thân cọc Giữa 374 513 81 Gốc 260 369 57 Ngọn 290 296 79 Sức kháng tính toán đất mũi cọc : Trò số Rc (t/m2) Chiều sâu mũi cọc tràm kể từ mặt đất tự nhiên (m) Sỏi 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 750 660 400 300 310 200 200 120 110 60 830 680 510 380 320 250 210 160 125 70 880 700 620 400 340 280 220 200 130 80 970 730 690 430 370 330 240 220 140 85 Các loại đất rời trạng thái chặt vừa Cát to Cát trung Cát nhỏ Cát bụi Các loại đât dính với độ sệt B 93 10 1050 770 730 500 400 350 260 240 150 90 Ghi : Các giá trò bảng trên, tử số ứng với đất rời, mẫu số ứng với đất dính Phạm vi áp dụng : - Những loại đất phù hợp với sử dụng cọc tràm : cát nhỏ, cát bụi trạng thái rời bão hòa nước, loại đất dính : cát pha, sét pha sét trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy chảy, loại đất bùn, than bùn bùn - Đỉnh cọc tràm thiết kế phải đảm bảo luôn mực nước ngầm thấp nước ngầm tính xâm thực Ở nơi có thủy triều lên xuống, đỉnh cọc phải mực nước thấp (lưu ý điều kiện bắt buộc, đảm bảo cho cọc tràm không bò mục trình sử dụng) - Tuổi tràm làm cọc năm trở lên Khi khai thác, đường kính không nhỏ 4cm với cọc dài 4m không nhỏ 5cm cọc có chiều dài nhỏ 4m - Cọc tràm sử dụng cho móng cọc đài thấp, chòu tải trọng thẳng đứng chính, không thích hợp với móng cọc đài cao có tải trọng ngang tác dụng - Không nên dùng cọc tràm vùng có tượng động đất đất hoàng thổ có tính lún ướt 4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm Cọc tràm sử dụng xây dựng móng công trình với hai phương diện : Dùng loại vật liệu gia cố : lúc số lượng cọc tràm xác đònh dựa vào hệ số nén chặt yêu cầu (tương tự tính toán cọc cát) Dùng loại móng cọc : cọc tràm tiếp thu tải trọng từ đáy móng truyền xuống lớp đất tốt bên a Lựa chọn chiều dài cọc Căn vào đòa tầng khu vực xây dựng đặc điểm thủy văn (mực nước ngầm), lựa chọn lớp đất đặt mũi cọc, từ chọn độ sâu chôn móng chiều dài cọc Cần lưu ý sau : Cố gắng lựa chọn lớp đất tốt để đặt mũi cọc (làm tăng thành phần sức chòu tải phản lực mũi coc 94 Linh hoạt việc lựa chọn độ sâu chôn móng cho chiều dài cọc phù hợp với khả cung ứng thò trường, mặt khác cố gắng để cọc nằm mực nước ngầm, tránh cọc bò mục khô nước b Trường hợp tính toán cọc theo phương diện làm chặt đất Sử dụng cho đất yếu có hệ số thấm lớn K > A.10 -5 (A = 0,1 – 9,9) nhö : bùn cát pha sét, bùn sét pha cát, than bùn, đất lún sụp : trường hợp cọc tràm đóng vào đất có tác dụng nêm nén chặt đất - Từ điều kiện nén chặt đất (hệ số rỗng yêu cầu e yc), đất bí lún xuống khoảng S, để cân với diện tích đơn vò F, FS thể tích cần bổ sung vào đất Ta có : e o e yc S H eo 95 - Thể tích hạt khối đất ban đầu V (V = FH) : Vhạt FH eo H : chiều cao vùng đất cần gia cố; : thể hạt đơn vò thể tích đất eo - Trước sau nén chặt thể tích đất V hạt không thay đổi nên : e yc FH FH' H' H → e o e yc eo - Từ xác đònh số lượng cọc tràm cần thiết để nén chặt đơn vò diện tích đất : 4(e o e yc ) S.1m 4S e o e yc 4S n e o d d /4 d d (1 e o ) Trong công thức trên, d đường kính cọc tràm, tính m Khi đường kính tính cm số lượng cọc tràm : 40000(e o e yc ) n (coïc/m2) d (1 e o ) Từ bố trí cọc, thông thường mật độ cọc thường chọn 16 cây/m ; 25 cây/m2 36 cây/m2 tương ứng với khoảng cách cọc 25x25cm; 20x20cm 17x17cm c Tính toán cọc tràm loại móng cọc - Sức chòu tải cọc tràm theo vật liệu : Pvl = 0,6RngFc Trong : Rng : Cường độ chòu nén tính toán dọc thớ củ a cọc tràm tra bảng Fc : diện tích tiết diện ngang tràm 96 - Sức chòu tải tính toán cọc theo đất : n R F Pd c c k1 d c fi l i i 1 k2 Trong : Fc : diện tích tiết diện ngang tràm mũi cọc Rc : Sức kháng tính toán đất mũi cọc – tra bảng dc : đường kính cọc (đường kính trung bình); fi : ma sát đơn vò đất thành cọc; li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; k1; k2 : hệ số an toàn, lấy 1,5 – fi xác đònh sau : f i xi tg I ci xi 01 zi zi i hi xi , zi : thành phần ứng suất ngang ứng suất thẳng đứng lớp đất thứ i, trọng lượng đất xung quanh cọc gây nên (lấy giá trò trung bình lớp đất thứ i) ζ01 : hệ số nén ngang lớp đất thứ i (tra bảng đây) Hệ số nén ngang đất Tên đất Cát Sét cứng Sét pha Sét dẻo Hệ số ζ 0,33 – 0,43 0,28 – 0,40 0,49 – 0,59 0,61 – 0,82 fi xác đònh dựa vào sức kháng xuyên đất (Rcx) xác đònh thí nghiệm trường : fi = 0,01 Rcx Rcx 25 kg/cm2 fi = 0,005 Rcx Rcx ≥ 100 kg/cm2 Các giá trò xác đònh cách nội suy - Có thể kể đến hiệu ứng nhóm cọc tràm theo công thức Labarre : d (m 1).n (n 1).m Ce arctg c lc 90.m.n 97 Trong : d c : đường kính cọc ; lc : khoảng cách cọc m : số hàng cọc; n : số cọc hàng Chương CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG 5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 5.1.1 Mục đích - Nghiên cứu, đánh giá điều kiện đòa chất công trình vùng, khu vực xây dựng công trình bao gồm : + Đòa hình, đòa mạo + Cấu trúc đòa chất + Thành phần + Trạng thái tính chất đất đá + Đòa chất thủy văn, tượng đòa chất - Dự báo biến đổi điều kiện đòa chất công trình đòa chất thủy văn xây dựng sử dụng công trình 5.1.2 Nội dung công tác khảo sát đòa chất - Thu thập phân tích tổng hợp số liệu, tài liệu điều kiện tự nhiên khảo sát trước - Đo vẽ đòa chất công trình - Nghiên cứu đòa hình, đòa vật lý - Khoan thăm dò lấy mẫu đất, đá, mẫu nước làm thí nghiệm phòng - Tiến hành thí nghiệm trường để xác đònh tính chất lý đất đá - Chỉnh lý tài liệu, số liệu, lập báo cáo tổng kết đòa chất công trình 5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập) Yêu cầu kỹ thuật cho công tác khảo sát phải nêu nội dung sau : 98 - Xác đònh mục đích khảo sát phục vụ cho giai đoạn thiết kế : thiết kế sở, thiết kế kỹ thuật, vẽ thi công - Nêu đặc điểm kết cấu thông số công trình xây dựng; loại tải trọng tác động lên móng - Dự kiến loại móng; cao độ san nền, độ biến dạng cho phép công trình - Những yêu cầu đặc biệt công tác khảo sát, mức độ xác yêu cầu - Các vẽ, sơ đồ cần thiết - Thời hạn giao nộp báo cáo, thời gian, thời điểm khảo sát Các nội dung quan thiết kế (người chủ trì thiết kế kết cấu lập) Tuỳ theo mức độ yêu cầu lậ p cho giai đoạn thiết kế Từ yêu cầu trên, quan khảo sát lập phương án kỹ thuật, đề cương khảo sát 5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC Ngoài yêu cầu chung công tác khảo sát nói chung, thiết kế thi công móng cọc cần bổ sung yêu cầu sau : 5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát Trên sở nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát quan thiết kế lập, quan khảo sát phải lập phương án khảo sát bao gồm nội dung sau : - Dự kiến chiều sâu đặt cọc (đài cọc, chiều dài cọc) - Xét đến mối quan hệ chiều dầy tầng chòu nén tới bố trí khối cọc mặt bằng, kích thước cọc - Sự ảnh hưởng sức chòu tải độ lún với đất công trình xung quanh - Hiện tượng ma sát âm (nếu có) - Công nghệ thi công móng - Thử nghiệm cọc trường 5.2.2 Nội dung khảo sát - Khoan lấy mẫu đất, đá, nước để thí nghiệm phòng; xác đònh lớp đất đặt mũi cọc Mũi khoan phải vào lớp đất đặt mũi cọc 1,5m phải có hố khoan sâu vào 3m.? - Thí nghiệm xuyên động để xác đònh xác lớp đất đặt mũi cọc chọn phương pháp đóng cọc - Thí nghiệm đòa vật lý (nếu cần thiết) xác đònh cấu trúc khối đất đá, phong hoá, hang động, đòa chấn 99 5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát Căn vào cấp đất, tính chất đất cọc, quy đònh khảo khối lượng khảo sát sau : 5.2.3.1 Nhà tầng Tải tường lên móng 50 T/m; Tải cột khung 300 - Khoan : Đất cấp : lưới hố khoan 70x70m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 50x50m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 30x30m, nhà phải có hố khoan - Thí nghiệm phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, tiêu phải có giá trò - Thí nghiệm xuyên tónh : Đất cấp : lưới xuyên tónh 35x35m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 25x25m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 15x15m, điểm/nhà 5.2.3.2 Nhà 16 tầng Tải tường lên móng 300 T/m; Tải cột khung 2.000 - Khoan : Đất cấp : lưới hố khoan 50x50m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 40x40m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 30x30m, nhà phải có hố khoan - Thí nghiệm phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, tiêu phải có giá trò - Thí nghiệm xuyên tónh : Đất cấp : lưới xuyên tónh 25x25m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 20x20m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 15x15m, 10 điểm/nhà - Thí nghiệm nén ngang : tiêu / đơn nguyên đòa chất (để xác đònh modun biến dạng ngang) 5.2.3.3 Nhà từ 16 đến 28 tầng 100 Tải cột khung < 2.000 - Khoan : Đất cấp : lưới hố khoan 40x40m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 30x30m, nhà phải có hố khoan Đất cấp : lưới hố khoan 20x20m, nhà phải có hố khoan - Thí nghiệm phòng : Mỗi đơn nguyên đòa chất, tiêu phải có giá trò - Thí nghiệm xuyên tónh : Đất cấp : lưới xuyên tónh 20x20m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 15x15m, điểm/nhà Đất cấp : lưới xuyên tónh 10x10m, 10 điểm/nhà - Thí nghiệm nén ngang : tiêu / đơn nguyên đòa chất (để xác đònh modun biến dạng ngang) - Thí nghiệm cọc trường : xác đònh sức chòu tải cọc thử tải trọng tónh tải trọng động Không thí nghiệm / đơn nguyên đòa chất 5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG - Công tác khảo sát phải cung cấp đầy đủ số liệu tin cậy cho thiết kế thi công - Do tính chất quan trọng móng nhà cao tầng, cần bổ sung công tác sau : 5.3.1 Thí nghiệm trường - Khoan lấy mẫu nguyên dạng đất dính, thí nghiệm SPT, lấy mẫu xáo trộn Chiều sâu hố khoan phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu sau : 5m sau trò số kháng xuyên N SPT đạt 50 búa/ 30cm, khoảng N > 50 Khi nhà lớn 10 tầng, yêu cầu N SPT > 100 Trường hợp không đạt yêu cầu phả i báo cho thiết kế biết để đề xuất biện pháp cần thiết Số lượng hố khoan hố / công trình - Tiến hành thí nghiệm cần thiết : xuyên tónh (với đất rời) cát cánh (với đất yếu), quan trắc nước (để thiết kế tầng hầm, thấm) Đo áp lực nước theo độ sâu, thấm, đo điện trở 101 - Trường hợp đặc biệt : xác đònh túi khí, thấu kính bùn, 5.3.2 Thí nghiệm phòng - Xác đònh tiêu vật lý, để nhận dạng phân loại đất – đánh giá hoạt động đòa chất xảy - Xác đònh tiêu cường độ thông qua kết nén trục, nén trục nén trực tiếp - dùng để thiết kế phần ngầm công trình - Thí nghiệm nén cố kết xác đònh tính biến dạng đất nền, xem xét khả hình thành ma sát âm - Thí nghiệm xác đònh hệ số thấm : Có thể xác đònh từ thí nghiệm nén cốù kết, tính toán lưu lượng nước để thiết kế giải pháp thi công hố đào , cọc nhồi 5.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM 5.4.1 Nguyên tắc chung Thông thường thực tế xây dựng, để đảm bảo độ tin cậy số liệu khảo sát đòa chất công trình, phải tiến hành khoan đào nhiều điểm khác với số lượng mẫu thí nghiệm đáp ứng theo quy đònh phần Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân, số liệu tiêu lý cuả đất thường phân tán, không giống nhau, chí mẫu đất cho kết khác biệt Những sai số nguyên nhân sau : - Sự không đồng không liên tục đất - Ảnh hưởng trình lấy mẫu, vận chuyển bảo quản mẫu làm cho mẫu bò xáo trộn so với ban đầu - Sai số độ xác máy móc, thiết bò chủ quan người làm thí nghiệm Để đảm bảo độ xác mức độ tin cậy tiêu, tính chất đất, tùy thuộc vào mức độ nghiên cứu giai đoạn khảo sát, loại công trình cấp công trình, … cần phải tiến hành số lượng thí nghiệm đònh để xác đònh tiêu cho phù hợp Ở giai đoạn thiết kế sơ thiết kế sở yêu cầu tiêu tổng hợp giai đoạn thiết kế chi tiết cần khảo sát bổ sung xác đònh tiêu tính toán phục vụ cho thiết kế móng theo trạng thái giới hạn 102 5.4.2 Xác đònh trò tiêu chuẩn trò tính toán đất Trò tiêu chuẩn tất đặc trưng đất (trừ lực dính đơn vò góc ma sát trong) trò trung bình cộng kết thí nghiệm riêng rẽ Trò tiêu chuẩn lực dính đơn vò góc ma sát thông số tìm phương pháp bình phương bé từ quan hệ đường thẳng sức chống cắt áp lực nén Trò tiêu chuẩn Atc đặc trưng đất từ kết thí nghiệm trực tiếp phòng trường xác đònh theo công thức : n A Ai n i 1 tc Trong : A – trò số riêng biệt đặc trưng n – số lần thí nghiệm đặc trưng Xử lý kết thí nghiệm cắt phòng nhằm xác đònh trò tiêu chuẩn lực dính đơn vò Ctc góc ma sát tc tiến hành phương pháp bình phương bé : Sức chống cắt mẫu đất : τ = ptg + c Trong p áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất Trò tiêu chuẩn Ctc tgtc tính toán theo công thức : n n n 1 n c i pi pi i pi i 1 i 1 i 1 i 1 tc n n 1 n tg n i pi i pi i 1 i 1 i 1 tc Trong : n n p pi i 1 i 1 n 2 i n – số lần thí nghiệm đại lượng τ Tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình quy đònh rằng, trường hợp, tính toán phải dùng trò tính toán đặc trưng đất A, xác đònh theo công thức : Atc A kd 103 Trong kđ hệ số an toàn đất Khi xác đònh giá trò tính toán c, dung dung trọng tự nhiên γ hệ số an toàn kđ phụ thuộc vào thay đổi đặc trưng, số lần thí nghiệm xác suất tin cậy Đối với đặc trưng khác cho phép lấy k đ = 1, nghóa trò tính toán trò tiêu chuẩn Xác suất tin cậy quy đònh sau : = 0,95 tính theo sức chòu tải, lúc giá trò c, γ ký hiệu cI , I γI = 0,85 tính theo biến dạng Lúc giá trò c, γ ký hiệu cII , II γII Hä số an toàn kđ xác đònh theo công thức : kd 1 Trong : ρ – số độ xác đánh giá trò trung bình đặc trưng đất quy đònh sau : Để xác đònh c tg : ρ = t.v Để xác đònh Rn (cường độ giới hạn nén trục) γ : k d t v n Trong : t - hệ số tra bảng tùy thuộc vào xác suất tin cậy cho () số bậc tư (n – 1) xác đònh trò tính toán Rn (n-2) xác đònh trò tính toán c v – hệ số biến đổi đặc trưng : v Atc ; Trong : - sai số toàn phương trung bình đặc trưng tính toán theo công thức : Đối với c tg : n c Pi Δ i 1 104 tg n Δ Trong : n – số lần thí nghiệm đại lượng τ; n (Ρ i tg tc Ctc i )2 n i1 Đối với Rn : Rn n (R tcn - R ni )2 n i 1 Đối với γ : n (tc - i )2 n i1 5.4.3 Yêu cầu số lượng thí nghiệm đặc trưng đất Số lần thí nghiệm n để xác đònh trò tiêu chuẩn trò tính toán đặc trưng đất phụ thuộc vào mức độ đồng đất nền, độ xác yêu cầu tính toán đặc trưng loại công trình Số lượng tối thiểu tiêu thí nghiệm đơn nguyên đòa chất công trình cần phải đảm bảo Đồng thời để tìm trò tiêu chuẩn trò tính toán c cần phải xác đònh không nhỏ giá trò τ trò số áp lực pháp tuyến p Số lượng thí nghiệm xác đònh trò tiêu chuẩn modun biến dạng E phương pháp nén tónh trường Trường hợp đặc biệt cho phép hạn chế giá trò E giá trò chênh lệch không 25% 105 Phụ lục 5-1 Hệ số t dùng để xác đònh số độ xác trò trung bình đặc trưng đất Số bậc tự (n-1) Rn γ, (n-2) c vaø 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 40 60 Hệ số t= ứng với xác suất tin cậy 0,85 1,34 1,25 1,19 1,16 1,13 1,12 1,11 1,10 1,10 1,09 1,08 1,08 1,08 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,06 1,06 1,05 1,05 1,05 0,90 1,89 1,64 1,53 1,48 1,44 1,41 1,40 1,38 1,37 1,36 1,36 1,35 1,34 1,34 1,34 1,33 1,33 1,33 1,32 1,32 1,31 1,30 1,30 0,95 0,98 0,99 2,92 2,35 2,13 2,01 1,94 1,90 1,86 1,83 1,81 1,80 1,78 1,77 1,76 1,75 1,76 1,74 1,73 1,73 1,72 1,71 1,70 1,68 1,67 4,87 3,34 3,02 2,74 2,63 2,54 2,49 2,44 2,40 2,36 2,33 2,30 2,28 2,27 2,26 2,25 2,24 2,23 2,22 2,19 2,17 2,14 2,12 6,96 4,54 3,75 3,36 3,14 3,00 2,90 2,82 2,76 2,72 2,68 2,65 2,62 2,60 2,58 2,57 2,55 2,54 2,53 2,49 2,46 2,42 2,39 Buổi cuối (3 tiết) : 106 HỆ THỐNG LẠI MÔN HỌC, KIỂM TRA 45 PHUÙT 107 ... đế móng Có thể thiết kế đáy móng có chiều rộng thay đổi làm cho biểu đồ phân bố ứng suất đáy móng có giá trò khác điểm đế móng Sử dụng loại móng hợp lý : Dùng móng băng, móng băng giao thoa, móng. .. thấm nước trở thành cách nước 12 1.3.3 Các giải pháp móng Lựa chọn giải pháp móng cho phù hợp : móng đơn, móng băng (1 phương), móng bè, móng cọc, … tùy theo tải trọng tác dụng đặc điểm công... khả lún không đều, xử lý móng cọc hay phương pháp gia cố nhân tạo cọc cát, giếng cát… Hình 2.1 đến 2.3 giới thiệu số biện pháp thường dùng : cấu tạo móng có chiều sâu khác (2.1); đế móng có chiều
Ngày đăng: 03/01/2019, 06:39
Xem thêm: Bài giảng môn học chuyên đề xử lý nền móng
