Sự cố nền móng công trình: Phần 2

Nối tiếp phần 1 của tài liệu Sự cố nền móng công trình phần 2 tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Hư hỏng công trình dưới tác dụng của tải trọng động, sự cố trong công trình móng cọc, sự cố công trình trên mái đất dốc, một số biện pháp gia cường và cải tạo nền móng, ảnh hưởng sự thay đổi mực nước ngầm và chống ẩm, thấm, ăn mòn phần ngầm công trình,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chương HƯ HỎNG CƠNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG • • • 8.1 Sống đàn hồi cơng trình Tác động động lực lên cơng trình có nhiều dạng động đất, bão tố, cháy nổ, thiết bị máy móc cơng nghệ sản xuất, giao thông, bom đạn bắn phá chiến tranh Tuy nhiên, giới hạn số loại tải trọng động thuờng gặp xây dựng khai thác cơng trình nổ, chấn động phương tiện vận tải, máy móc giới phương tiện thi cơng cọc đến cơng trình cang sinh hoạt dân cư gần nguồn gây chấn động Những vấn đề vừa nêu thường xảy xây dựng đô thị gần công trình có u cầu cao nhằm giảm mức chấn động mức độ ồn để đảm bảo môi truờng cơng tác sinh hoạt bình thường người Căn để giải điều vừa nói phải dựa vào tiêu chuẩn có liên quan mức độ chấn động mức độ ồn cho phép loại cơng trình đối tượng khu dân cư Để thực biện pháp kĩ thuật nhằm tránh bất lợi tác động động lực gây ra, người thiết kế thi cơng phải có kiến thức sâu chun đề khác động lực học cơng trình số cách 251 giảm chấn Do nêu số khái niệm gợi ý vài biện pháp kĩ thuật thường dùng thi cơng xây dựng cơng trình Bất kì nguồn chấn động tác dụng mặt đất tự lòng sản sinh loại sóng đàn hồi (hình 8.1): Sóng nén (có gọi sóng dọc, L) thường kí hiệu p, sóng cắt s (có gọi sóng ngang T) sóng mặt R (còn gọi sóng Rayleigh) Nguồn dao động f Ỵ / / ' íi Thảnh phán ngang Sóng r H ìn h 8.1 : Các loại sóng đàn hồi môi trường đất Vận tốc chuyển dịch chất điểm mơi trường đàn hồi có trị số, hướng quỹ đạo khác Chuyển động chất điểm sóng nén p theo dạng hình cầu hướng với p ; sóng cắt s chậm sóng p chất điểm chuyển động theo hình trụ tròn với hướng vng góc với s ; sóng mặt R truyền mặt tự đất, chiếm ưu vị trí cách xa nguồn chấn động có tốc độ chậm sóng s, theo 252 hình êlíp giảm nhanh theo chiều sâu Đối với cơng trình sóng cắt s sóng mặt R có ý nghĩa quan trọng chúng gây biến dạng cắt đất, làm cho đất giảm sức chịu tải, ổn định công trình bị hư hỏng Trong mơi trường bán khơng gian đàn hồi, đồng đẳng hướng với giao động thẳng đứng bề mặt, tính theo lượng sóng Rayleigh (sóng mặt R) chiếm đến 67%, sóng cắt - 26% sóng nén có 7% Biến dạng cắt đất thường thay đổi phạm vi định tùy theo nguồn chấn động khác (xem bảng 8-1) Bảng 8.1 Biến dạng cắt (%) đất nguồn gây chấn độrìg khác B Ả n OÁN TĨNH XÃ' ' DỰNG NGO Àl BIẾN NỔ GIAO THÒNG MÁY ĐẲM NỀN ĐIA CHẤN 1CT5 10" 10J 10’ 10’ 10 Để giảm ảnh hưởng xấu đến cơng trình sinh hoạt người phải tìm cách hạn chế tác động chấn động theo đặc trưng sóng giải pháp thiết kế thi cơng chọn lượng búa, trình tự đóng hạ cọc, thời gian gây chấn động (liên tục hay gián đoạn ) Ví dụ hình 8.2a cách chọn khoảng cách lượng thuốc nổ từ yêu cầu vận tốc tiêu chuẩn, hình 8.2b cách chọn khoảng cách an tồn cho việc đón? cọc gần cơng trình cũ theo gia tốc cực hạn Cũng tương tự vậy, người ta xác định khoảng 253 cách đóng cọc thích hợp để đảm bảo mức độ ồn (thường biểu diễn qua áp lực âm) không vượt giới hạn cho phép tiêu chuẩn môi trường (hình 8.3) a, mm/ s2 Hình 8.2 : Phương pháp thực nghiệm xác định khoảng cách an toàn n ổ (a) đóng cọc (b) 254 Hình 8.3 : Quan hệ độ ồn khoáng cách đến nguồn chấn động đóng cọc BTCT §500 búa thủy lục N H -7 ịNhật) Do đất môi trường phức tạp độ nhạy với dao động độ kiên cố khác cơng trình chịu chấn động, u cầu hạn chế mức độ ồn cho phép không giống khu vực khác đô thị nên việc xác định ảnh hưởng chấn động mơi trường nói chung phải thơng qua đo đạc thực tế theo quy trình quan quản lí mơi trường chấp nhận (ví dụ theo tiêu chuẩn Anh BS 5228 Part : 1992) Cần ý việc đo tốc độ truyền sóng đất trường có nhiều phương pháp, phương pháp khúc xạ địa chấn cho ta sóng nén p rẻ đủ tin cậy lớp đất trầm tích có tốc độ truyền sóng lớn, tăng dần theo chiều sâu, khó xác định tốc độ sóng cắt, đặc biệt đất yếu mực nước ngầm Trong trường hợp 255 người ta hay dùng phương pháp hố cắt địa chấn (hình 8.4a) để đo sóng cắt phương pháp đo sóng mặt R (hình 8.4b), loại sóng có ảnh hưởng bất lợi cơng trình xây dựng gần kề Xung Hiển thị Kr Khò động 3m /7 /7 Thanh kốo Nổm Đầu thu Hình : Sơ đồ nguyên tắc đ ể xác định sóng cắt s (a) sóng mặt R (b) đất Hiệu ứng tác động chấn động gây người, kết cấu cơng trình thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trên hình 8.5 trình bày quan hệ thực nghiệm tần số tốc độ chấn động người kết cấu Ta thấy người nhạy cảm chấn động có tần số 50Hz, cơng trình tác động chấn động giảm tần số tăng lên Để đảm bảo sức khỏe người tác động dao động - gọi tác động sinh lí - người ta thường quy 256 định (luy có tính chất định tính) phạm vi hợp lí dao động cho phép "cảm nhận rõ" dao động tác động lâu dài "cảm nhận mạnh" tác động lặp I00 100 nguy đau nhức ịự) khó chịu ệB 10 - 10 o> c ■ữ x> nin chán động ọ tộo ■ hoảng hốt nút c ỏ n q ' 'S H- nhận biết vừa nhận biết , 1- _— - không càm nhận 1- 10 Tần số, Hz 100 Hình 8.5 : Phán ứng người (a) kết cấu (b) chịu chấn động (theo K Rainer Massarch) Điều kiện để đảm bảo an toàn sức khỏe người kết cấu bị dao động : z0 ,5 > 16 >11,3 >107,1 Có hại tá c động lâu dài Có hại rỏ ràng > 1000 > 7 Ghi - N gưỡng gia tốc Wo = 3.10 -1 m m /s ; Mức gia tốc Lw = 201gWc/Wo ; - Ngưởng vận tốc Vo = 5.10 ^ m m /s ; Mức vận tốc Lv = 201gVc/Vo 258 Trong trirờng hợp dao động điều hòa (bảng 8.2) biên độ vận tốc gia tốc : V ^max - 27ĩna ( ) wmax= (27rn)2a (8.3) Trong : a - biên độ dao động nguồn ; n - tần số dao động (số dao động giây) Với số liệu bảng (8.2) công thức (8.3), (8.4) cho phép ta tính đặc trưng tác động dao động người điều phản ánh hình 8.5a Vấn đề đảm bảo an toàn sức khỏe nguời chịu dao động theo tiêu chuẩn sức khỏe thường phải so sánh với vấn đề đảm bảo độ bền kết cấu tác động tải trọng động Hơn người nhạy cảm với dao động học có khả cảm nhận dao động bé với biên độ khoảng 0,001 - 0,000lmm Tần số dao động cao người tiếp nhận biên độ dao động thấp Ở tần số dao động 100 lần/phút người khơng cảm nhận dao động có biên độ 0,1 mm, tần số 3000 lần/phút cảm nhận dao động có biên độ 0,00lmm Tác động dao động lớn vượt q mức cho phép kéo dài ảnh hưởng có hại đến sức khỏe số trường hợp dẫn đến bệnh dao động Vì vậy, thiết kế nhà cơng trình cần ph.ải ý đến đặc trưng dao động có biện pháp giảm dao động có hại Những điều vừa nêu thường dẫn tiêu 259 chuẩn có liên quan đến mơi trường khác cần phải xác định trước thi cơng với quan quản lí mơi trường địa phương Tùy theo thông tin thu từ thiết bị đo chấn động (tốc độ, gia tốc, biên độ tần số) người thiết kế dùng chúng làm chuẩn để hạn chế tác động có hại mơi trường gần nguồn chấn động (xem hình 8.2 8.3) Biên độ chấn động tắt dần xa nguồn Trong mơi trường đàn hồi lí tưởng, sóng mặt tắt dần theo quy lu ậ t: (8.4) Trong : A|, A - biên độ chấn động tương ứng với khoảng cách Ri R2 ; a - hệ số hấp thu lượng đất (1/m) lấy sau : a = 0,01 - 0,03 cát mịn, xốp, no nước, sét, sét nhẹ ; a = 0,04 - 0,06 sét s é t ; a = 0,07 - 0,10 sét nhẹ khô, sét Điều kiện bất lợi xảy cộng hưởng nguồn chấn động đất Tần số cộng hưởng f0 đất đồng có chiều dày H tính tốn biết vận tốc sóng V s theo cơng thức : f = V S/ H 260 (8.5) trinh xây dựng đất yếu thấy : cơng trình có tỉ số dài cao < 2,5 cơng trình có độ cao mà độ lún lớn nhỏ 12cm khơng thấy xuất khe nứt ; Khi độ lún lớn lớn 12cm, cơng trình dễ xuất khe nứt Tỉ số dài/cao khoảng từ 2,5 - đa số cơng trình khơng thấy nứt, có nứt hay khơng đa số định cách bố trí tường dọc - tường ngang (4) Điều chỉnh hợp lí tình hình chịu lực phận kết cấu chịu lực, làm cho tải trọng phân bố đặn, tránh gây việc chịu lực tập trung Những đơn nguyên có c a o thấp khác nhau, áp dụng hình thức kết cấu khác để giảm bớt trọng lượng đơn nguyên cao, cố gắng làm cho tải trọng tương đối đồng (5) Giảm thiểu lún khơng đất Ngồi biện pháp nói trên, thiết kế móng áp dụng cách điều chỉnh độ sâu đặt móng, cường độ tính tốn đất khác áp dụng độ dày lớp đệm khác v.v để điều chỉnh lún khơng móng (6) Tăng thỏa đáng độ cứng móng cường độ móng Độ cứng cường độ móng phải tương ứng với độ cứng cường độ kết cấu bên Chỉ cách tăng cường độ cứng tổng thể kết cấu phòng ngừa nứt kết cấu (7) Bố trí giằng tường cho hợp lí Đặt giằng tường thân tường, tăng thêm tính chỉnh thể cho cơng trình, nâng cao cường độ chịu cắt chịu kéo tường gạch, phòng 537 ngừa giảm xuất khe nứt, hạn chế khe nứt phát triển (8) BỐ trí khe lún cho xác, vị trí bề rộng khe lún phải hợp lí, cấu tạo phù hợp (9) Hạn chế cự li khe co dãn Với công trình có hình thể phức tạp, đất khơng đều, trị số lún tương đl^i lớn lại phải hạn chế cho nghiêm ngặt (10) Khi lựa chọn cấu tạo kiến trúc phương án kết cấu phải có biện pháp thỏa đáng, đề phòng ảnh hưởng cơng trình lân cận có cự li tương đối gần cơng trình xây dựng (11) Thể xây gạch chỗ bệ cửa sổ phải tăng cường Dưới bệ cửa sổ có bề rộng lớn nên đặt dầm BTCT để chịu biến dạng bệ cửa sổ, phòng ngừa có khe nút đứng bệ cửa sổ ; Bệ cửa sổ tầng nhà nhiều tầng đặt thép chạy suốt chiều dài để phòng ngừa khe n ứ t; Dưới hàng gạch bệ cửa sổ tường dọc gian đầu tầng nhà đặt 3ieHTbi II nojỊ3eMiibie c o o p y a íe m iH CiipaBOMHMK í]|) ek T iip Biu,HKa CTpoMfi3iiaT, MocKBa 1985 40 E n KoBaJieBCKMfj Pe3ybTaTbi liaổiiioA eH H ìi 3a KOjic6aiiiiHi\iii nccianoro rpyiiTa H ocaji,Koft 3iJ,aHHH npM ỉ a õ n B K c u i u y i i T a MexaHHKa rpyHTOB, ocHOBaHHA H ộymiaMeHTbi KpaTKMe coiiepacaHMíi A o o a n o B K X X V H ay>iH O íí K O H ộepeH U M M J le H M H rp a n A H B apa - ộeBpa/M 1967 41 6.H Ha/ibMaTOB P a cn cT ocn o u a iiH H 3A aiiH ìi n C O O p y iK e H H ÌỈ n o npCACJ1b llíÌM C O C TO flH H flM C TpO M fÌ3flaT, HeHM Hrpaii - 1968 42 B r M n K y j i b M ; r H r p>iaK B C T p o H T e j i H e M a T e p H a i i b i AccOUHaUHH CTpOHTeJlbHblX BỴ3 B, MocKBa -1966 43 ÍỊ.K BaTaeB BeToiibi A-IH PCMOIITHMX paốoT CổopHHK aoK^aiioB KOHộepeimMH "ICpMTMiecKMe TexH0Ji0rnn B CTpoMTejibCTBe" M ocKBa, -3 OKTHổpH -1998 44 / Ị i i H a M i m e c K i i i i p a c i e r í i a i u i i í II c o o p y ỉ K e i i H i í CnpaBOMHHK iipoehT iipoB inH K a CTponỉi3aaT, VIocKBa -1985 45 m ỉầ % X ik ỈUi ấ t i , 46 " t í ẳ i i Á í + H m &; i * iti M tk , » 47 & 32 ẩ! , 1994 t t s i g f i , 1995 Ễ úH íìttE ĩi íắ $1, N°6, 1996 *E6M 547 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: Chất lượng, tuổi thọ bảo trì cơng trình 1.1 Mả đầu 1.2 Những tác động tự nhiên công nghệ lên nhà 1.3 Sự hao mòn hữu hình vơ hình nhà 14 1.4 Bệnh học tuổi thọ cơng trình 19 1.5 Chất lượng phân loại cố cơng trình 26 1.6 Ý nghĩa bảo trì cơng trình 31 Chương 2: Phương pháp đánh giá suy giảm chất lượng cế móng 2.1 Điều tra đặc điểm xử lí 36 2.2 Phân loại dấu hiệu đặc trung 42 2.3 Ngun nhân gây cố móng trình tự xử lí 60 2.4 Nội dung điều tra báo cáo 65 Chutyng 3: Kĩ thuật khảo sát chất luợng cố cơng trình 3.1 Khảo sát thơng số đặc trưng cho chất lượng cố nhà 3.2 Kiểm tra cường độ thực tế vật liệu kết cấu 68 78 3.3 Đo biến dạng kết cấu độ lún cơng trình 113 3.4 Kiểm tra đất 118 3.5 Kiểm tra móng cọc 130 548 Chương Vật liệu sửa chữa 4.1 Khái niệm chung 158 4.2 Chuẩn bị bề mặt lựa chọn thành phần 160 4.3 Vữa tự chảy không co 164 4.4 Vật liệu để gia c ố 167 4.5 Tỉ lệ pha chế vật liệu sửa chữa 167 Chng 5: Sự cố nẻn móng tiêu biểu 5.1 Gia cường phục hồi móng Nhà trắng (M ỹ) (G.A.Leonards, 1962) 5.2 Sự cố nghiêng đổ silô chứa lúa mì Transcona 5.3 Sự cố tháp Piza (Italia) 172 174 181 Chương 6: Hư hỏng cơng trình lún khơng 6.1 Sai sót khảo sát đất 190 6.2 Sai sót thiết kế móng 197 6.3 Sai sót thi cơng 6.4 Ví dụ thực tế 202 208 Chương 7: Xây dựng cơng trình - cũ liền kề 7.1 Tương tác cơng trình cũ 229 7.2 Nguyên nhân giải pháp phòng ngừa 231 7.3 Yêu cầu thiết kế 240 7.4 Ví dụ thực tế 243 Chutrng 8: Hư hỏng cơng trình tác dụng tải trọng động 8.1 Sóng đàn hồi cơng trình 251 549 8.2 Ảnh hưởng hạ cọc (đóng rung) 8.3 Ví dụ thực tế 8.4 Tiếng ồn 265 282 290 Chương 9: Sự cố cơng trình móng cọc 9.1 Sự cố móng cọc chế tạo sẵn 9.2 Sự cố phương pháp quản lí chất lượng cọc khoan nhồi 9.3 Xử lí hư hỏng cọc 9.4 Ví dụ thực tế 293 317 335 340 Chương 10: Sự cố cơng trình mái đất dốc 10.1 Các dạng hư hỏng cô n g trình mái dốc 349 10.2 Phòng tránh khắc phục cố 10.3 Ví dụ thực tế 350 354 Chutmg 11: Một số biện pháp gia cường cải tạo móng 11.1 11.2 11.3 11.4 Biện pháp sửa chữa móng nơng Đặc điểm cơng nghệ sửa chữa móng nơng Sửa chữa móng nơng cọc Dùng cọc rễ cây, giếng chìm móng kiểu "tường đất" 11.5 Phương pháp cải tạo đất 11.6 Phương pháp bơm ép vữa 362 376 379 384 392 405 Chương 12: Ảnh hưởng thay đổi mực nước ngầm chống ẩm, thấm, ăn mòn phần ngầm cơng trình 12.1 Ảnh hưởng thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn 428 550 12.2 Chống thấm, ẩm cho tường móng phần ngầm cơng trình 12.3 Chống ăn mòn cho móng cơng trình ngầm 443 471 Chutmg 13: Sửa chữa cố móng kết hợp với khơi phục kết cấu móng 13.1 Những ngun tắc chung 13.2 Tính tốn kiểm tra sửa chữa kết cấu 13.3 Một số giải pháp gia cường đơn giản 489 496 502 Chương 14: Phòng ngừa cố 14.1 Một số nguyên tắc chung 14.2 Phòng ngừa cố sụp đổ 14.3 Phòng ngừa khe nứt kết cấu bê tơng 14.4 Phòng ngừa khe nứt xây gạch 15.5 Phòng ngừa loại cố khác 513 520 530 536 540 Tài liệu tham khảo 544 551 ... tốc (cm /s2) (ụm /s) (cm /s2) (|u.m/s) 0, 62 0,38 0,066 1973 605 0,19 0,065 0,065 605 103 51,7 53 36,6 31,8 42, 2 58,4 67,6 65 ,2 0,5 52, 5 53 15 36,6 0,10 0,047 0 ,23 0,61 2, 5 3,5 4 ,2 10 20 30 40... Lw = 20 1gWc/Wo ; - Ngưởng vận tốc Vo = 5.10 ^ m m /s ; Mức vận tốc Lv = 20 1gVc/Vo 25 8 Trong trirờng hợp dao động điều hòa (bảng 8 .2) biên độ vận tốc gia tốc : V ^max - 27 ĩna ( ) wmax= (27 rn)2a... tầng, 40x40cm móng băng Nền : /= 24 m, Sét thành lớp, sét 18 cọc 1,4 Như Nứt nhỏ lớp vừa dẻo Nước ngầm độ sâu 8,6m Nhà gạch tầng, 30x30cm, móng đá hộc sâu l,6m Nền : Cát, cát 27 4 /= 12m 684 cọc Như