báo cáo thực hành địa chất công trình khảo sát địa chất công trình

 Công tác khoan khảo sát địa chất có nhiệm vụ nhằm xác định đượcbản chất của các lớp đất, tính chất vật lý cơ học, cung cấp số liệu cần thiết để làm cơ sở cho thiết kế, lựa chọn giải ph

Gi i Thi u Chung ớ ệ

I TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC

Các công trình xây dựng trước khi thiết kế kỹ thuật cần phải có hồ sơ

khảo sát địa chất nhằm mục đích phân biệt, phân chia và mô tả các lớp

địa tầng theo chiều sâu Phân chia các lớp địa tầng theo chiều sâu và theo diện phân bố Công tác tư vấn, khảo sát địa chất trước khi xây dựng

là một bước rất quan trọng để có một công trình bền vững theo thời gian?

II MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ HỌC TẬP:

 1. Khảo sát địa chất :

Là công tác nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa chất tại địa điểm xây dựng nhằm xác định cấu trúc nền đất, tính chất cơ lý của các lớp đất nền,điều kiện nước dưới đất và các tai biến địa chất phục vụ cho công tác quy hoạch, thiết kế và xử lý nền móng… Các dạng công tác chính trong

khảo sát địa chất công trình bao gồm: khoan địa chất, đào, xuyên tĩnh,

xuyên động, địa vật lý, nén tĩnh, nén ngang, cắt cánh…

 

Hàng loạt công trình nhà cao tầng đã và đang được xây dựng,  nhưng việc các chủ đầu tư lơ là, thậm chí coi thường việc khảo sát địa chất đã dẫn đến những sự cố đáng tiếc, gây nên những thiệt hại không mong

muốn Đây là sự cảnh báo cần thiết cho những chủ đầu tư có tâm lý coi thường “thổ địa”!

 Khảo sát địa chất công trình cung cấp các thông tin nhằm:

 

 Đánh giá mức độ an toàn của các công trình đang tồn tại, cải tạo nâng cấp công trình hiện có và nghiên cứu những trường hợp đã xảy ra gây hư hỏng công trình

2 Mục đích khảo sát địa chất:

Cung cấp các thông số về điều kiện địa chất và các hoạt động địa chất khác khu vực xây dựng công trình để phục vụ cho việc thiết kế.

Dựa trên cơ sở đặc điểm địa chất và các tính chất cơ lý của đất đá tại công trình xác định rõ được mặt cắt địa kỹ thuật

Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá cấu tạo trên mặt cắt kịa kỹ thuật

Xác định được chiều sâu và mực nước ngầm

Đánh giá tính khả thi của dự án về mặt địa chất

Dựa trên cơ sở của các số liệu khảo sát và thí nghiệm đưa ra một số nhận xét, đánh giá về điều kiện địa chất công trình cung cấp những số liệu cần thiết để phục vụ cho việc tính toán nền móng công trình

3 nhiệm vụ khảo sát địa chất:

 Công tác khoan khảo sát địa chất có nhiệm vụ cung cấp thông tin

để đánh g giá mức độ thích hợp của vị trí đối với các công trình dự kiến xây dựng, trên cơ sở đó sẽ lựa chọn cho công trình vị trí xây dựng tối ưu nhất

 Công tác khoan khảo sát địa chất có nhiệm vụ nhằm xác định đượcbản chất của các lớp đất, tính chất vật lý cơ học, cung cấp số liệu cần thiết để làm cơ sở cho thiết kế, lựa chọn giải pháp kết cấu móng sao cho tương ứng nhất với điều kiện của địa chất, với quy

mô của công trình xây dựng từ đó đảm bảo được kỹ tuật hợp lý về mặt kinh tế

 Công tác khoan khảo sát địa chất có nhiệm vụ giúp xác định được

độ sâu đặt móng cho công trình, đề xuất biện pháp thi công tốt

nhất, đồng thời dự đoán được những khó khăn, những trở ngại có thể xảy ra trong quá trình xây dựng

 Công tác khoan khảo sát địa chất công trình có nhiệm vụ giúp xác định được các biến đổi của môi trường địa chất và sự ảnh

hưởng của những biến đổi đó đối với công trình xây dựng và cũng như

sự ảnh hưởng đến địa chất tại các công trình lân cận

 Công tác khoan khảo sát địa chất có nhiệm vụ giúp đánh giá được mức độ an toàn của các công trình đang tồn tại, thiết kế cải tạo

công trình hiện có và nghiên cứu các trường hợp đã xảy ra hư hỏngcông trình

 Công tác khoan khảo sát địa chất công trình xây dựng có nhiệm vụ

làm căn cứ để lập "báo cáo khảo sát địa chất công trình", là một

trong những tài lieeujq uan trọng để lập dự án, thiết kế bản vẽ thi

công và xin hồ sơ cấp giấy phép xây dựng công trình

B ÁO C ÁO TH ỰC H ÀNH

1 Giới thiệu về khu vực khảo sát

1.1.Vị trí của khu vực khảo sát :

Khu vực khảo sát thuộc cơ sở 3 Đại Học MỞ TP HCM (đường số 9, Long

Bình Tân, TP Biên Hoà, Tỉnh Đồng Nay)

Phường Long Bình Tân là một phường của thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng

Nai Phường nằm về hướng nam của thành phố Biên Hòa, cách nội ô thành phố Biên Hòa khoảng 10 km, có 2 quốc lộ chính là Quốc lộ 1A và Quốc lộ 51,

là cửa ngõ phía nam thuận tiện giao thông cho cả vùng trọng điểm kinh tế phíanam Địa hình tương đối bằng phẳng với độ cao thay đổi từ 7 đến 77m.Độ nghiêng địa hình không rõ ràng nhưng có xu hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, phù hợp cho việc xây dựng các công trình và hạ tầng cơ sở

1.2.Địa chất của khu vực khảo sát

Các loại đất hình thành là đá bazan: Gồm đất đá bọt, đất đen, đất đỏ có độ phì nhiêu cao, chiếm 39,1% diện tích tự nhiên (229.416 ha), phân bố ở phía bắc

và đông bắc của tỉnh Các loại đất này thích hợp cho các cây công nghiệp ngắn và dài ngày như: cao su, cà phê, tiêu…

-Còn có Các loại đất hình thành trên phù sa cổ và trên đá phiến sét: gồm đất xám, nâu xám, loang lổ chiếm 41,9% diện tích tự nhiên (246.380 ha), phân bố

ở phí nam, đông nam của tỉnh (huyện Vĩnh Cửu, Thống Nhất, Biên Hoà, LongThành, Nhơn Trạch) Các loại đất này thường có độ phì nhiêu kém, thích hợp cho các loại cây ngắn ngày như đậu, đỗ…một số cây ăn trái và cây công

nghiệp dài ngày như cây điều…

- Các loại đất hình thành trên phù sa mới, gồm: đất phù sa, đất cát Phân bố

chủ yếu ven các sông như sông Đồng Nai, La Ngà Chất lượng đất tốt, thích

hợp với nhiều loại cây trồng như cây lương thực, hoa màu, rau quả…

Hình 1: Sơ đồ thiết bị khoan

 GIÀN KHOAN: tổ 3 chân bằng sắt ống d60mm có hàn thang leo

sắt ở 1 chân để thuận lợi cho việc thao tác treo dây thừng vào ròng

rọc ở đỉnh giàn khoan

 RÒNG RỌC: được làm bằng sắt có ổ bi treo cố định vào giàn

khoan ở đỉnh dùng để treo dây cáp thép mềm ở cần khoan

 DÂY CÁP MỀM: được làm bằng những sợi thép nhỏ có đường

kính 0,1mm bện với nhau thành 1 sợi cáp , dùng để kéo cần khoanlên xuống ổng định vị bằng sắt thông qua hệ thống ròng rọc và

máy tơì

 MÁY KHOAN,MÁY TỜI: là loại máy chuyên dùng cho công tác

khoan địa chất, máy dùng động cơ DIEZEL , có hệ thống biếnchuyển động quay quanh trục thành chuyển động tịnh tiến , máyvừa có chức năng khoan vừa có chức năng kéo búa SPT

 CẦN KHOAN: có chiều dài L=3m dùng để khoan đất có sự hổ trợ

của nước và dung dịch bentonite để làm nhiện vụ giữ cho thành hố

khoan không bị vùi lấp

 LƯỠI KHOAN: có chiều dài L=31cm dùng để gắn vào cần đầu

tiên khoan xuống đất , có cấu tạo và vận hành như 1 mũi khoandùng để xâm nhập vào các lớp đất bên trong lòng đất đến với độ

sâu thiết kế

loại hoặc hợp kim tổng hợp , dung tích vừa đủ để thu hồi dungdịch và cung câp dung dịch cho công tác khoan được đặt cạnhvới ống định vị và kết nối với ống thu hối dung dịch

 ỐNG DẪN: dẫn nước từ máy bơm vào cần khoan

quá trình khoan ta cần có các thiết bị sau:

 Mỏ lếch răng và biên ca, dùng để kẹp cần khoan mỗi khi rút cần lên, giữ chặt cần không cho tụt xuống lỗ khoan

 Quang treo: dùng để móc vào các cán phụ để kéo lên trong quá trình tác đóng búa

 kẹp: để kẹp các loại ống

 Ống lấy mẫu nguyên trạng: ống này dạng tròn và phồng không méo mó và được làm bằng inox , có chiều dài L=60cm, đường kính D=76mm

 Ống xuyên động SPT : dùng để lấy mẫu nguyên trạng khi đạt

độ sâu cần thiết , ống có chiều dài 69,6ong71/m

Thiết bị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

– Tiếp nhận, kiểm tra, đăng ký các phương tiện an toàn lao động theo luật an toàn lao động;

– Giải quyết các thủ tục để triển khai công tác ở hiện trường;

– Tổ chức vận chuyển công nhân và thiết bị đến hiện trường;

– Thực hiện các công tác chuẩn bị ở hiện trường.

Tất cả các thiết bị, dụng cụ, vật liệu khoan đều phải được kiểm tra về quy cách và phẩm chất Máy khoan, máy phát lực, máy bơm và các thiết bị khoan khác phải đồng bộ Các loại ống chống, ống mẫu, ống mùn khoan, cần khoan… phải đảm bảo quy cách về độ cong, độ mòn,

độ vặn ren theo yêu cầu.

Vận chuyển máy móc thiết bị khoan đến công trường bằng xe tải 1,95 tấn có cẩu để thuận tiện cho việc cẩu máy khoan lên và xuống.

Trường hợp khoan tại Khu công nghiệp thì phải xin phép trước với bên Ban quản lý Khu công nghiệp Phía Ban quản lý sẽ cấp giấy phép vào khu công nghiệp và có thời gian cụ thể cho phép lưu lại tại công trình.

Thủ tục xin phép Khu công nghiệp gồm: Danh sách nhân công, danh sách máy móc thiết bị mang vào Khu công nghiệp, Thời gian lưu lại trong quá trình khảo sát Ngoài ra Nhà thầu khảo sát (hoặc Chủ đầu tư) phải thực hiện ký quỹ với Khu công nghiệp, quỹ sẽ được hoàn lại sau khi quá trình khoan khảo sát kết thúc

c Xác định vị trí và cao độ miệng lỗ khoan của quy trình khoan khảo sát địa chất

Xác định vị trí lỗ khoan

Khi xác định vị trí lỗ khoan phải:

– Bảo đảm đúng tọa độ đã được quy định trong bản nhiệm vụkhoan hay phương án kỹ thuật khảo sát;

– Tuân theo các quy định của công tác đo đạc được nêu trongđiều này

Trong trường hợp gặp khó khăn không thể khoan đúng vị trí

đã định và nếu không có quy định đặc biệt thì đơn vị khoan được phép dịch lỗ khoan trong khoảng 0,5-1,0 m, tính từ vị trí lỗ khoan đã được xác định, nhưng phải đảm bảo mục đích thăm dò của lỗ khoan đồng thời xác định tọa độ thực tế của lỗkhoan đã khoan

Xác định cao độ miệng lỗ khoan

Trước khi khoan phải đo cao độ mặt đất thiên nhiên tại vị trí

lỗ khoan, giá trị lấy tròn đến cm và phải ghi rõ vào nhật ký khoan (gọi là cao độ miệng lỗ khoan)

Khi xác định cao độ miệng lỗ khoan phải dựa vào các cọc mốc cao độ hoặc các cọc định vị có cao độ của công trình Các cọc mốc cao độ hoặc các cọc định vị có cao độ phải do

cơ quan thiết kế công trình hay đơn vị khảo sát được ủy quyền bàn giao tại hiện trường

Trường hợp ở khu vực khoan chưa có cọc mốc cao độ thì có thể lập mốc hay hệ thống mốc cao độ giả định, nhưng trước khi nghiệm thu toàn bộ công tác khoan phải xác định được cao độ chính thức của các lỗ khoan

Việc đo cao độ miệng lỗ khoan phải được thực hiện bằng máy trắc địa chuyên dụng Sai số giữa 2 lần đo không được vượt quá ±30 (mm), với L là khoảng cách từ mốc cao độ tới

lỗ khoan, tính bằng km

Ở mỗi lỗ khoan nên đặt một mốc cao độ phụ thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

– Vị trí mốc cao độ phụ phải ổn định cách lỗ khoan chừng từ

2 m đến 3 m và thuận lợi cho công việc đo đạc và kiểm tra cao độ trong khi khoan;

Kích thước nền (sàn) khoan phải đảm bảo đủ chỗ để đặt thiết

bị, dụng cụ, vật liệu khoan và thao tác Kích thước tối thiểu của nền (sàn) khoan, khi khoan thẳng đứng phụ thuộc vào loại thiết bị khoan được sử dụng

Bên cạnh nền khoan, cần làm một bãi công tác để kéo cần khoan, chuẩn bị dụng cụ, tháo mẫu

– Nền (sàn) khoan phải chắc chắn, ổn định và thuận lợi cho việc tiến hành công tác khoan trong suốt thời gian khoan;– Mặt nền (sàn) khoan phải bằng phẳng, chắc chắn, thoát nước tốt.

Lắp dựng tháp khoan

Khi lắp dựng loại tháp khoan độc lập phải tiến hành theo các quy định sau:

– Lắp dựng tháp khoan trước khi lắp đặt máy khoan;

– Bất kỳ là loại tháp khoan có mấy chân phải tìm cách cố định hai chân để chống trượt, tốt nhất là cố định hai chân ở vịtrí làm việc chính thức của chúng sau khi dựng tháp Hai chân cố định phải được lắp đầy đủ các thanh giằng Đối với tháp khoan có 4 chân, phải lắp đầy đủ các thanh giằng cho hai chân còn lại;

– Tùy theo khả năng thực tế có thể dùng sức người, tời gắn ở chân tháp khoan, tời đặt ngoài, cần cẩu để dựng tháp khoan

nhưng phải căn cứ vào tính toán để dựng tháp khoan cho an toàn;

Lắp ráp thiết bị khoan

Đối với loại máy khoan có bệ máy đặt trên mặt đất thì bệ máy phải được kê trên đòn ngang (bằng gỗ hay thép) đã quy định cho từng loại máy và bắt chặt vào các đòn ngang ấy Phải kê chèn đế cho các đòn ngang gối đều lên mặt đất và bệ máy được ngang bằng (kiểm tra bằng thước thăng bằng).Khi nền đất mềm yếu cần tăng cường kê lót hay cải tạo đất nền

Phải đặt bệ máy vào đúng vị trí sao cho khi lắp đầu máy khoan thì trục quay đầu máy khoan trùng với trục lỗ khoan.Đối với bệ máy khoan có thớt di động thì bệ máy phải được đặt sao cho trục quay đầu máy khoan cách lỗ khoan một đoạngần bằng khoảng di động được của thớt

Sau khi kiểm tra và xử lý các sai lệch của máy xong mới cho máy chạy thử

Quy trình khoan khảo sát địa chất tiếp theo là

.Tiến hành công tác khoan thăm dò, thu thập các tài liệu địa chất và các loại mẫu, làm các thí nghiệm trong lỗ khoan và các quan trắc cần thiết trong lỗ khoan

Trước hết phải chọn phương pháp khoan thích hợp với điều kiện mặt bằng hiện tại

Lựa chọn phương pháp khoan– Tình hình khoan (các loại thiết bị và dụng cụ khoan đã sử dụng, tình hình và cách giải quyết các sự cố về khoan, độ sâucủa mũi khoan, diễn biến của việc sử dụng dung dịch hoặc độsâu và đường kính ống chống, diễn biến khi khoan qua các loại địa tầng v.v…);

– Tình hình địa chất (sự phân bố của các tầng đất đá, chủ yếu

là độ sâu của các tầng đất đá, các hiện tượng địa chất công trình, tình hình địa chất thủy văn đã được phát hiện trong khi khoan);

-Tình hình lấy các loại mẫu đất, đá, nước và các đặc trưng (tên gọi, tính chất, trạng thái, thành phần) của mẫu;

– Độ sâu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), số búa từng đoạn và trị số N (Nếu có thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn);

3.2/ Quy trình lấy mẫu thí nghiệm

Lấy mẫu thí nghiệm trong các lỗ khoan theo các nguyên tắc sau:

Mỗi lớp đất phải có ít nhất một mẫu thí nghiệm;

Đối với các lớp đất dày hơn 2 m, thì cứ khoảng 2 m lấy một mẫu nguyên trạng (đối với đất dính) hoặc mẫu không nguyêntrạng (mẫu xáo trộn) đối với đất rời rạc, đất phong hóa;

Đối với các địa tầng thuộc loại đất sét, sét pha, cát pha, bùn, than bùn, đá phong hóa dạng đất, phải tận lượng lấy đầy đủ mẫu nguyên trạng;

Đối với các loại đất dính có bề dầy dưới 0,5 m không lấy được mẫu nguyên trạng do đã khoan xuyên qua hoặc đối với các trường hợp quy định phải lấy mẫu nguyên trạng như bùn lỏng, cát sét v.v… mà trong một vài trường hợp quá khó khăn không thể lấy được thì phải lấy được mẫu xáo động giữ

ẩm để thí nghiệm

3.3/ Quy trình thí nghiệm SPT

Trình tự thí nghiệm

- Bước 1: Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định thí nghiệm, vét sạch đáy, hạống mẫu SPT và lắp đặt đế nện, cần, tạ…

- Bước 2: vạch lên cần đóng 3 khoảng, mỗi khoảng 15cm (tổng chiềusâu đóng 45cm)

- Bước 3: Cho tạ rơi tự do ở độ cao 76cm, đếm và ghi số tạ đóng chotừng khoảng 15cm

- Bước 4: lấy chỉ số tạ đóng của 30cm cuối cùng làm chỉ số SPT

Khoảng cách thí nghiệm SPT thông thường từ 1 – 3m, tùy theo độ đồngnhất của đất nền.       

 Xử lý kết quả thí nghiệm

   Trong đất cát hạt mịn, số lần đóng búa N cần thiết để hạ ống mẫu tiêu

chuẩn xuống độ sâu 30 cm cuối cố thể thay đổi tuỳ thuộc vào độ sâumực nước ngầm Nếu N* là số nhát búa thực hiện để hạ ống  mẫu xuống

30 cm cuối ở độ sâu dưới mực nước ngầm trong đất cát hạt mịn thì giátrị N thực tế cần được hiệu chỉnh theo công thức sau của  Terzaghi vàPek :

N = 15 + ½( N - 15)   Kết quả thí nghiệm SPT trong lỗ khoan địa chất công trình được ghitrực tiếp trong sổ quan trắc địa chất thuỷ văn -  địa chất công trình lỗkhoan với các số liệu N30 (số nhát búa ở khoảng thí nghiệm thứ hai -30cm), N45 (số nhát búa ở khoảng thí nghiệm thứ ba - 45cm) - N30 + N45

Khi lập cột địa tầng (thiết đồ) lỗ khoan địa chất công trình có thí nghiệmSPT, tiến hành vẽ biểu đồ biến đổi giá trị N theo chiều sâu thí nghiệm.

KẾT QUẢ

Kết quả số búa trong thực hành khảo sát được ghi o bảng sau;

15cm tiếp theo 15cm cuối cùng

Số búa xuyên động chuẩn N là tổng số búa của 2 lần đếm sau (30cm).

 Phương pháp nhận biết được trạng thái của lớp đất

dựa trên trị số N Đất hạt rời: