Nghiên cứu giải pháp nền móng cho công trình nhà kho chịu tải nền 5 tấn

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA -HUỲNH QUANG TRỌNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ NGÀNH : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS LÊ BÁ VINH Cán chấm nhận xét 1: …………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: …………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM, ngày … tháng… năm…… TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 29 tháng 10 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HUỲNH QUANG TRỌNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23/11/1979 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 00905228 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo móng nhà kho giải pháp gia cố đất yếu công trình nhà kho Nghiên cứu tìm giải pháp hợp lý móng cho công trình nhà kho đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long 2- NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đồng sông Cửu Long công trình nhà kho đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu giải pháp móng cọc bêtông cốt thép cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cột đất trộn ximăng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 4: Nghiên cứu giải pháp cọc cát cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 5: Tính toán ứng dụng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 6: Các nhận xét kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2007 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/11/2007 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ BÁ VINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS LÊ BÁ VINH TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH Ngày tháng năm 2007 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp ngày hôm nay, tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến tất thầy cô tận tình truyền đạt kiến thức quý báu suốt trình học, giúp đỡ tác giả nhiều trình thực đề tài tốt nghiệp kỳ Đặc biệt, tác giả xin chân thành biết ơn Thầy TS Lê Bá Vinh, Thầy tận tình quan tâm, đôn đốc tạo điều kiện thuận lợi truyền đạt kiến thức quý báu để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ biết ơn đến TS TSKH Lê Bá Lương, GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, TS Châu Ngọc Ẩn, TS Võ Phán, TS Trần Xuân Thọ,… tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chuyên môn suốt khóa học Xin gửi lời cảm ơn đến toàn thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ tạo điều kiện cho tác giả hoàn tất luận Cám ơn ý kiến đóng góp thiết thực thầy cô nhằm giúp tác giả bổ sung thêm ý thiếu sót Tác giả quên ơn lãnh đạo tập thể thầy cô phòng quản lý sau đại học tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả suốt khóa học Cuối xin gửi lời cám ơn chân thành đến toàn thể gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin thành thật cảm ơn vợ tôi, không giúp đỡ hỗ trợ tác giả thời gian thực luận văn mà nhiệt thành gánh vác công việc gia đình, tạo điều kiện tốt suốt trình học tập tác giả MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn thạc só Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Mục lục Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ KHO TRÊN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1.1 Khái quát đất yếu đồng sông Cửu Long 1-11 1.1.1 Khái quát đồng sông Cửu Long 1-3 1.1.2 Đặc điểm địa chất công trình khu vực đồng sông Cửu Long 3-7 1.1.3 Đặc trưng lý đất đồng sông Cửu Long 8-10 1.1.4 Kết luận 10-11 1.2 Tổng quan tình hình xây dựng phát triển công trình nhà kho 12-30 1.2.1 Tình hình xây dựng phát triển công trình nhà kho đồng sông Cửu Long 12-12 1.2.2 Một số công trình tiêu biểu 13-20 1.2.3 Tổng quan giải pháp móng áp dụng 20-30 PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP MÓNG CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 2.1 Tổng quan tình hình ứng dụng giải pháp cọc bêtông cốt thép 2.2 Tính sàn nấm bêtông cốt thép(sàn nấm) 2.3 Tính toán sức chịu tải cọc bêtông cốt thép 2.3.1 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc 2.3.2 Tính toán sức chịu tải cọc theo chi tiêu lý 2.3.3 Tính toán sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ 2.4 Tính toán móng chân cột khung 2.5 Kiểm tra độ lún móng cọc 2.6 Các kết luận sử dụng phương án cọc bêtông cốt thép 31-32 32-33 33-36 33-34 34-34 34-35 35-36 36-36 36-36 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỘT ĐẤT TRỘN XIMĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 3.1 Tổng quan tình hình ứng dụng giải pháp cột đất trộn để gia 3.2 Cấu tạo cột đất trộn 3.2 Phương pháp hình thành cột đất trộn ximăng 3.2.2 Cấu tạo cột đất trộn xi măng 3.2.3 Cấu tạo móng nhà kho 3.3 Nguyên lý đặc tính gia cố đất 37-38 38-42 38-39 39-41 41-42 43-47 3.4 Tính toán gia có giải pháp cột đất trộn ximăng 3.4.1 Nghiên cứu tính toán biến dạng cho giải pháp cột đất trộn ximăng 3.4.2 Trình tự tính toán 47-61 47-53 53-61 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỌC CÁT CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 4.1 Tổng quan giải pháp cọc cát để gia cố 4.2 Những phương pháp thi công cọc vật liệu rời 4.3 Đặc điểm phạm vi ứng dụng giải pháp cọc cát để gia cố 4.4 Cấu tạo giải pháp cọc cát 4.4.1 Những mối quan hệ 4.4.2 Cơ chế phá hoại cọc vật liệu rời 4.4.3 Phạm vi bố trí cọc cát móng gia cố 4.5 Khả chịu tải giới hạn cọc đơn riêng biệt 4.6 Khả chịu tải giới hạn nhóm cọc vật liệu rời 4.7 Độ lún hỗn hợp đất - cọc vật liệu rời 62-62 63-65 65-67 67-73 73-71 71-72 72-73 73-76 76-77 77-78 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ KHO CHỊU TẢI TRỌNG NỀN TẤN/M2 TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 5.1 Giới thiệu qui mô công trình 5.2 Điều kiện địa chất công trình 5.3 Lựa chọn giải pháp móng 5.4 Giải pháp cọc bêtông cốt thép 5.4.1 Kết cấu 5.4.2 Tính toán sức chịu tải cọc 5.4.3 Bố trí cọc chân cột 5.4.4 Bố trí cọc 5.5 Giải pháp đất trộn xi măng 5.5.1 Kết cấu 5.5.2 Tính toán phương pháp giải tích 5.5.2 Tính toán móng chân cột khung phương pháp giải tích 5.6 Giải pháp cọc cát 5.6.1 Kết cấu 5.6.2 Tính toán phương pháp giải tích 5.7 So sánh giải pháp móng 79-82 83-89 89-91 91-106 91-93 96-100 100-104 105-112 113-128 113-117 117-121 122-128 129-137 129-132 132-135 136-137 Phần III: CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG 6: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Nhận xét kết luận 6.2 Kiến nghị - đề xuất hướng nghiên cứu Tài liệu thamkhảo 138-139 140-141 142-143 PHẦN MỞ ĐẦU I- ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Đồng sông Cửu Long vùng châu thổ rộâng lớn, phì nhiêu có nhiều tiềm kinh tế trù phú, từ lâu vùng kinh tế nông nghiệp trọng điểm nước ta Mặt khác, khu vực có lợi lớn vị trí địa lý, cụ thể hướng Đông Nam giáp biển Thái Bình Dương nên thuận lợi để phát triển việc thông thương đường biển với nước giới Do đó, khu vực đồng sông Cửu Long vùng đất giàu tiềm thu hút quan tâm nhà đầu tư nước Tuy nhiên, việc phát triển khu vực lại gặp nhiều khó khăn, nguyên nhân địa chất vùng đất yếu lại thường xuyên bị lũ lụt, nước kèm theo tính chất phức tạp nước như: chua phèn, mặn, hại, dẫn đến việc xây dựng công trình nói chung phức tạp Phần lớn Đồng sông Cửu Long có tầng trầm tích đất sét yếu dày Đặc trưng đất sét yếu có sức chống cắt bé biến dạng lớn Các công trình nhà kho đất yếu Đồng sông Cửu Long nếùu không tính toán xây dựng kỹ lưỡng dễ xảy nhiều cố ổn định biến dạng Hiện nay, đa số công trình nhà kho đất yếu khu vực Đồng sông Cửu Long sử dụng giải pháp móng cọc bêtông cốt thép thiết kế nằm lớp đất tương đối tốt Điều dễ hiểu việc thiết kế móng cọc bêtông cốt thép đơn giản trình thi công, kiểm tra không phức tạp Nhưng nhược điểm lớn giải pháp móng cọc bêtông cốt thép chi phí lớn làm cho giá thành xây dựng công trình lên cao đồng thời chưa tận dụng khả chịu tải đất chiều dày lớp đất yếu nhỏ dùng giải pháp móng khác Bên cạnh giải pháp móng cọc bêtông cốt thép, số công trình nhà kho sử dụng giải pháp cọc cát để gia cố đất yếu Tuy nhiên việc hiểu biết đặc tính lý điều kiện địa chất cụ thể để áp dụng giải pháp hạn chế nên gây nhiều cố cho công trình lún nền, nứt nền… Mặt khác, việc chưa phổ biến biện pháp công nghệ thi công giải pháp khác, chẳng hạn giải pháp cột đất trộn ximăng làm hạn chế tính ưu việt giải pháp Do đó, đề tài đưa hướng giải khắc phục trước hết phải đảm bảo khả làm việc công trình ổn định công trình theo thời gian sử dụng lựa chọn giải pháp móng cho công trình nhà kho đất yếu Đồng sông Cửu Long Chính lý tác giả định chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp móng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực Đồng sông Cửu Long” làm đề tài tốt nghiệp kỳ II- MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Từ yêu cầu đặt nói trên, phạm vi đề tài nghiên cứu giải pháp hợp lý đáp ứng tải trọng nhà kho Tấn/m2 đất yếu Khu vực Đồng sông Cửu Long Ở đây, đề tài cần lưu ý đặc điểm quan trọng khác vấn đề thời gian, nhà đầu tư muốn đưa công trình giai đọan vận hành sớm tốt Như thế, đề tài đề xuất giải pháp đặt ra: +Một là: dùng giải pháp móng cọc, bêtông cốt thép đúc sẵn, tính toán thiết kế sàn hệ cọc + Hai là: dùng giải pháp cột đất trộn ximăng +Ba là: dùng giải pháp cọc cát để gia cố làm sàn nền, riêng giải pháp này, hệ cột khung kèo thép tiền chế thiết kế theo phương án móng khác không đặt gia cố cọc cát kết chân cột cho nội lực lớn Đề tài tính toán, phân tích đánh giá ưu, nhược điểm giải pháp nói để đưa giải pháp móng hợp lý đáp ứng yêu cầu công trình III- GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài giới hạn nghiên cứu công trình Nhà kho đất yếu Khu vực Đồng sông Cửu Long TÓM TẮT LUẬN VĂN Ở vùng đất yếu khu vực sông Cửu Long, có mặt lớp đất sét yếu, dễ lún gây nhiều cố cho công trình Nghiên cứu tìm giải pháp móng hợp lý cho công trình đất yếu đòi hỏi thách thức người làm công tác xây dựng giải pháp móng cọc bê tông cốt thép dùng có bất lợi giá thành cao Trong đề tài nghiên cứu, tác giả cố gắng giải phần đòi hỏi Nội dung luận văn là: - Nghiên cứu đất yếu khu vực Đồng sông Cửu Long có liên quan đến đề tài để đánh giá tính chúng gánh đỡ công trình nhà kho - Nghiên cứu, phân tích lý thuyết tính toán biện pháp gia cố đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long thích hợp cho công trình nhà kho nhằm đảm bảo điều kiện an toàn ổn định biến dạng cho công trình cho công trình không bị sụp đổ móng bền vững tính sử dụng công trình không bị ảnh hưởng lún hay lún lệch móng với - Trên sở này, nghiên cứu giải pháp móng hợp lý cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Luận văn bao gồm phần, chia thành chương, bao gồm 143 trang: PHẦN I: gồm chương Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đồng sông Cửu Long công trình nhà kho đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long PHẦN II: gồm chương Chương 2: Nghiên cứu giải pháp móng cọc bêtông cốt thép cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cột đất trộn ximăng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 4: Nghiên cứu giải pháp cọc cát cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 5: Tính toán ứng dụng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long PHẦN III: gồm chương Chương 6: Các nhận xét, kết luận kiến nghị ABSTRACT In the soft ground area, such as soft clay of weak soil in The MeKong Delta being present as soft clay made a lot of problems for many building construction projects Studying theories of determining for suitable solution for foundations of the buildings is challenges facing the engineers Now, using reinforced concrete piles for foundation of the buildings is most popular but the cost of this solution is very high In the subject studying, the Author tried his best to solove above problem The objective of the thesis is: - Studying the soft clay related to the subject researching to evaluate the property of them during carrying the load of the ware houses - Studying, dissecting theories of determining for suitable solution to improve the soft clay under the ware houses in The MeKong Delta so that they can satisfy with safety condition of stabilization and deformation in such a way as to set the ware houses have not been fallen down by the foundations which are not strong enough to carry the load or settlement problem including the settlement not similar - In this base, finding out a reasonable solution for ware houses which had the live load Ton/m2 on the soft clay in The MeKong Delta This thesis consists of parts and are devided into chapters which includes in 143 papers with appendix attached Part I: include in chapter as following Chapter 1: Overview about The MeKong Delta and the ware house projects on the soft clay in The MeKong Delta Part II: include in chapters as following − 130 − kñ = p gl S = 5.60 = 16.4 (T/m3) 0.3416 pgl = 5593.2 (kg/m2), laáy pgl = 5.60 (T/m2): tải trọng tác dụng vào S = 0.3416(m) độ lún gia cố cọc cát (tính toán phần sau) Độ cứng lò xo đất tự nhiên xác định theo công thức sau: k*đ = kđxAn (T/m) Với diện truyền tải Hình 5-19, ta có: A1=0.5x0.5= 0.25 m2 suy k*đ = 16.4x0.25 = 4.1(T/m) Kích thước 80mx100m, gối lò xo cách gần (0.5m) nên để đơn giản tính toán ta chon mô hình giống giải pháp cột đất trộn ximăng tức có kích thước 15mx21m để tính toán Kết tính toán SAP-2000 Hình 5-21: Sơ đồ xác định diện truyền tải giải pháp cọc cát − 131 − Hình 5-22: Giá trị môment dương nhịp M2-1- phương X Hình 5-23: Giá trị môment dương nhịp M2-2- phương Y − 132 − Từ kết tính toán nội lực, ta có nhận xét gối lò xo cách gần nên giá trị moment dương moment âm có giá trị bé, giá trị môment âm gối có độ lớn xấp xỉ 0, chủ yếu giá trị môment dương Do đó, cốt thép gối bố trí cấu tạo Þ12 a200 theo phương, cốt thép nhịp tính theo giá trị nội lực Tính toán cốt thép: M(kgcm) M21= M22= Bố Fa(cm ) trí b(cm) h(cm) ho(cm) A γ 257400 100 20 16 0.0773 0.9597 4.35 φ 12 274510 100 20 16 0.0825 0.9569 4.65 φ 12 5.6.2 TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH Kết tính toán giải nội dung sau: + Tính toán biến dạng, ổn định Bước 1: Chuẩn bị số liệu - Các số liệu thí nghiệm không cung cấp đầy đủ thông số cần thiết, tạm sử dụng kết nghiên cứu tác giả trước, sử dụng số liệu khu vực lân cận, tính toán từ thông số thí nghiệm để sử dụng tính toán Bước 2: Xác định tải trọng tính toán ứng suất - Nền chịu tải trọng phân bố ptt = 5.6 (T/m2) = 56 (KN/m2) - Cọc cát có: + Đường kính: ∅ = 0.4m + Chiều dài: L = 10m + Bố trí cọc cát theo lưới vuông, khoảng cách cọc cát: 1.0m + Phạm vi gia cố: diện tích nén chặt : với B=100m L=80m Fnc = 1.4L(B+0.4L)=1.4x80(100 + 0.4x80) = 112x132 = 14784 (m2) - Chỉ tiêu lý lớp cát san lấp – Lớp A: + Dung trọng tự nhiên γw : 20 + Góc nội ma sát φ : 20o + Mô ñuyn TBD, E1-2 : 20000 KN/m3 KN/m2 − 133 − - Chỉ tiêu lý lớp đất yếu – Lớp 1: bùn sét, xám đen, trạng thái chảy + Độ bền cắt không thoát nước cu: KN/m3 16 + Góc nội ma sát φ : 03o47’ + Mô đuyn TBD, E1-2 : 1000 KN/m2 - Chỉ tiêu lý lớp sét – Lớp 3: sét, xám nâu – xám trắng, trạng thái cứng – nửa cứng KN/m3 + Dung trọng tự nhiên γw : 20.3 + Góc nội ma sát φ : 03o47’ + Mô đuyn TBD, E1-2 : 7700 KN/m2 Bước 3: Tính toán sức chịu tải cọc cát sau gia cố Tỷ diện tích thay thế: ⎛D⎞ a s = C1 ⎜ ⎟ ⎝S⎠ π ⎛D⎞ 2 ⎛ ⎞ a s = ⎜ ⎟ = 0.785⎜ ⎟ = 0.126 4⎝S ⎠ ⎝ ⎠ ứng suất tác động lên cọc vật liệu rời: σs = nσ x56 = = 186.17 (KN/m ) [1 + (n − 1)a s ] [1 + (5 − 1)0.126] μs = 186.17 = 3.32 56 ứng suất tác động lên đất yếu xung quanh hệ cọc: σc = σ [1 + (n − 1)a s ] = 56 = 37.23 (KN/m ) [1 + (5 − 1)0.126] μc = 37.23 = 0.665 56 a) Xác định khả chịu tải giới hạn cọc cát riêng biệt - Áp lực cực hạn tác động lên đầu cọc phình ngang: ⎛ π ϕs ⎞ ' + ⎟σ h.s = K p.sσ h' max ⎝4 ⎠ σ s' ,lim = tg ⎜ σh.max = pl – u Với u áp lực nước lỗ rỗng thay đổi từ đến áp lực nước lỗ rỗng u0, trước gia cố − 134 − Áp lực giới hạn pl theo biểu thức sau: pl = (σho + u0) + k.cu với: k = + ln Ir = + ln20.8 = Ir = Ec/3cu=1000/3x16=20.8 Trong đóù: pl = (σho + u0) + k.cu = (56 + 100) + 4x16 = 220 (KN/m2) σh.max = pl – u = 220 – 90 = 130 (KN/m2) ⎛ π ϕs ⎞ ' ⎛ 180 35 ⎞ + ⎟σ h.s = tg ⎜ + ⎟ x130 = 479.72 (KN/m2) 2⎠ ⎝ ⎝4 ⎠ σ s' ,lim = tg ⎜ Qlim = Acoïc σ s' ,lim = 0.126 x479.72= 60 (KN) Acoïc= π x(0.4) = 0.126( m ) Pneàn= qneànx Aneàn = 56x1.0 = 56(KN) < Qlim = 60 (KN) Trong đó: Anền= ( S ) = (1.0) = 1.0(m ) - Kiểm soát trượt cọc cắt tổng thể cọc cát: σ s ,lim cu ⎡ ⎛π ϕ tg ⎜ + s ⎢ ⎡q ⎤⎢ ⎝4 =⎢ + ⎥ 1+ tgδ ⎣ cu sin (2δ ) ⎦ ⎢ ⎢ ⎣ ⎞⎤ ⎟⎥ ⎠ ⎥tg ⎛ π + ϕ s ⎞ ⎜ ⎟ ⎥ ⎝4 ⎠ ⎥ ⎦ ⎡ ⎛ 180 35 ⎞ ⎤ tg ⎜ + ⎟⎥ ⎢ ⎡ 56 ⎤ ⎠ ⎥ ⎛ 180 35 ⎞ ⎝ ⎢1 + =⎢ + tg ⎜ + ⎟ = 44.54 ⎥ tg 61 2⎠ ⎥ ⎝ ⎣ 16 sin (2 x61) ⎦ ⎢ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ σ s ,lim = 44.54 xcu = 44.54 x16 = 712.64 (KN/m2) δ=610 (xác định theo giản đồ b Brauns) b) Xác định sức chịu tải cực hạn nhóm cọc cát qult = σ3tg2β + 2ctb tgβ Góc ma sát trung bình hỗn hợp đất - coïc ϕtb = tg-1(μsastgφs)= tg-1(3.32 x 0.126 x tg350) = 16.320 β = 45 + ϕ tb = 53.16 Lực dính trung bình hỗn hợp đất – coïc ctb = cu (1 − a s ) = 16(1 − 0.126) = 13.98 (KN/m2) σ3 = γ cDf + γ c Btgβ 15.4 x1.4 xtg 53.16 + 2cu = + x16 = 46.39 (KN/m2) qult = σ3tg2β + 2ctb tgβ = 46.39tg253.16 + 2x13.98x tg53.16 =119.97(KN/m ) − 135 − Xác định sức chịu tải cho phép nhóm cọc cát qa = q ult FS = 119.97 = 59.99 (KN/m2) > ptt = 56 (KN/m2) Bước 4: Tính toán độ lún gia cố Độ lún gia cố St = μc S0 Tính lún theo phương pháp lớp đàn hồi: S0 = ∑ Si = pBk c km n ∑ i =1 k i − k i −1 Ei B = 80 m ( Bề rộng nhà kho) Chiều dày nén lún H :(nền đất sét) H = (H0 + txB) kp= (9 + 0.15x80)x0.8 = 16.8 m , lấy H = 17 m để tính toán: B = 80m >15m, E = 7700 (KN/m2) tra baûng ta được: km=1.0 2H/B = 2x17/80 = 0.425 tra bảng ta được: kc=1.5 L/B=100/80=1.25 Như vậy, phạm vi chiều dày nén lún H = 17 m, chiều dày mỗ lớp đất là: H1= 2m , 2H1/B = 2x2/80 = 0.05 tra bảng ta được: k1=0.0125 , k0=0 H2= 7m , 2(H1 + H2 ) /B = 2x(2+7)/80 = 0.225 tra bảng ta được: k2=0.0562 H3= 8m , 2(H1 + H2 + H3 ) /B = 2x(2+7+8)/80 = 0.425 tra bảng ta được: k3=0.1063 Với E1 = 20000 (KN/m2), E2 = 1000 (KN/m2), E3 = 7700 (KN/m2) Độ lún đất chưa cải tạo: S0 = ∑ Si = pBk c km n ∑ i =1 k i − k i −1 56 x80 x1.5 ⎛ 0.0125 0.0562 − 0.0125 0.1063 − 0.0562 ⎞ = + + ⎜ ⎟ Ei 1000 7700 ⎝ 20000 ⎠ =0.3416 (m) S t = μ c S = 0.665 x 0.3416 =0.227 m = 22.7 cm St = 22.7 (cm) < 30 cm − 136 − 5.7 SO SÁNH CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG Từ ba giải pháp móng: giải pháp cọc bêtông cốt thép, giải pháp cột đất trộn ximăng, giải pháp cọc cát, ta có bảng so sánh: PHƯƠNG ÁN SÀN MŨ NẤM Vật liệu Cọc 400x400 Đơn vị m Khối lượng 15,356 Đơn giá 765,000 Thành tiền(VNdong) 11,747,340,000 m 867.2 25,000 21,680,000 50 680,000 34,000,000 113.6 825,000 93,720,000 Bê tông đá 1x2 M300 Cốt thép m kg 3,532.48 186,721 925,000 14,200 3,267,544,000 2,651,438,200 Cốp pha m2 744.6 85,000 63,291,000 17,879,013,200 Khối lượng 13,530.00 Đơn giá 650,000 Thành tiền(VNdong) 8,794,500,000 m3 1085.37 25,000 27,134,250 59.29 680,000 40,317,200 210.12 825,000 173,349,000 Bê tông đá 1x2 M300 Cốt thép m kg 2,400.00 162,437 925,000 14,200 2,220,000,000 2,306,605,400 Cốp pha Tổng cộng m2 392.2 85,000 33,337,000 13,595,242,850 Khối lượng 148,400.00 Đơn giá 80,000 Thành tiền(VNdong) 11,872,000,000 m3 334.37 25,000 8,359,250 50 680,000 34,000,000 113.6 825,000 93,720,000 Bê tông đá 1x2 M300 Cốt thép m kg 1,600.00 158,813 925,000 14,200 1,480,000,000 2,255,148,022 Cốp pha Tổng cộng m2 347.2 85,000 29,512,000 15,772,739,272 Đào đất móng Bê tơng lót đá 1x2 M 150 Bê tơng móng đá 1x2 M 300 m m PHƯƠNG ÁN CỘT ĐẤT TRỘN XIMĂNG Vật liệu Cọc đất + xi măng Þ800 Đào đất móng Bê tơng lót đá 1x2 M 150 Bê tơng móng đá 1x2 M 300 Đơn vị m m m PHƯƠNG ÁN CỌC CÁT Vật liệu Cọc cát Þ400 Đào đất móng Bê tơng lót đá 1x2 M 150 Bê tơng móng đá 1x2 M 300 Đơn vị m m m − 137 − - Về mặt kinh tế, phương án cột đất trộn ximăng rẻ phương án cọc BTCT khoảng 24%, phương án cột đất trộn ximăng rẻ phương án cọc cát khoảng 14%.Như vậy, giải pháp cột đất trộn ximăng kinh tế so với hai giải pháp lại - Về mặt chịu lực, phương án đảm bảo khả chịu tải công trình - Về mặt biến dạng: Phương án cọc BTCT : S=3.07cm Phương án cột đất trộn ximăng : S= 12.63 cm < Sgh = 30cm Phương án cọc cát: S= 22.7 cm < Sgh = 30cm Như vậy, độ lún giải pháp cột đất trộn ximăng không lớn nhỏ giới hạn cho phép - Về mặt thi công, phương án cọc BTCT chiều dài cọc 22m nên phải dùng mối nối, phương án cột đất trộn ximăng có chiều dài 10m nên việc thi công tương đối thuận lợi Còn phương án cọc cát độ lớn hệ số tập trung ứng suất n giả định, cần xác định từ thí nghiệm trường, bên cạnh việc đảm bảo hình dáng cọc cát làm việc giống tính toán, thiết kế cần phải có mô hình để kiểm tra chiều dài cọc cát tới 10m (cọc vật kiệu rời) Từ kết luận nhận xét trên, tác giả kiến nghị chọn phương án cột đất trộn ximăng cho công trình − 138 − CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN: Qua nội dung nghiên cứu từ chương đến chương cho phép rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau: Đồng sông Cửu Long khu vực có điều kiện địa chất phức tạp Các tầng đất yếu dày (từ 10 – 50m) phân bố rộng, thường là: bùn sét, sét pha có lẫn tạp chất hữu cơ,… có khả chịu tải nhỏ, biến bạng lớn Các tầng đất tốt thường nằm độ sâu lớn, thường gặp là: sét dẻo cứng đến cứng, cát chặt vừa đến chặt có cường độ lớn Đối với công trình nhà kho chịu tải trọng lớn xây dựng đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long, lựa chọn giải pháp móng: giải pháp cọc bêtông cốt thép, giải pháp cột đất trộn ximăng, giải pháp cọc cát để áp dụng cho công trình cần lưu ý điểm sau: - Giải pháp cọc bêtông cốt thép: giải pháp áp dụng cho móng chân khung cột thép tiền chế áp dụng cho sàn nhà kho - Giải pháp cột đất trộn ximăng: giải pháp áp dụng cho móng chân khung cột thép tiền chế áp dụng cho sàn nhà kho, khoảng cách cột đất trộn ximăng sàn nhà kho gần so với giải pháp cọc bêtông cốt thép - Giải pháp cọc cát: kết nội lực chân cột thép tiền chế lớn nên sử dụng giải pháp cọc bêtông cốt thép cho vị trí móng chân cột cọc cát áp dụng để gia cố vùng đất yếu sàn nhà kho Từ phân tích chương 5, tính toán giải pháp cọc bêtông cốt thép cho nhà kho việc dự tính chia lưới nhà kho theo hệ lưới ban đầu công việc quan trọng người làm công tác thiết kế lẽ, tùy thuộc vào hệ lưới chia (cùng với điều kiện địa chất công trình) mà có tính chất định việc xác định kết cấu tới việc dự tính sức mang tải mũ nấm việc bố trí số lượng cọc mũ nấm, từ ảnh hưởng đến giá thành công trình Trước hết phải vào hệ lưới cột công trình đảm bảo công sử dụng mà chủ đầu tư yêu cầu (kiến trúc) với dây chuyền công nghệ (tải trọng tác dụng) vào nhà − 139 − kho cấu tạo đất (điều kiện địa chất) mà người thiết kế chọn hệ lưới mũ nấm cho sàn Như vậy, xuất phát từ ba yếu tố kiến trúc - tải trọng tác dụng - điều kiện địa chất mà thiết kế hệ lưới lưới mũ nấm cho hiệu Với đặc điểm địa chất khu vực đồng sông Cửu Long chủ yếu bùn sét yếu có chiều dày không lớn (từ 10 – 20m), việc ứng dụng cọc đất xi măng để gia cố đất yếu công trình nhà kho chịu tải trọng 5Tấn/m2 giải pháp móng hợp lý cho hai phương diện kỹ thuật kinh tế Tùy thuộc vào chiều dày chất cấu tạo lớp đất yếu, điều kiện địa chất thủy văn khu vực xây dựng, tải trọng tác dụng điều kiện thi công mà người thiết kế đưa giải pháp móng tối ưu phục vụ cho công công trình Khi sử dụng phương án gia cố để xử lý đất yếu (chẳng hạn như: cột đất trộn ximăng, cọc cát) kết cấu sàn nhà kho kinh tế so với phương án cọc bêtông cốt thép lúc chịu tải trọng nhà kho đặt trực tiếp đất gia cố nhà kho giải pháp cọc bêtông cốt thép thiết kế tựa hệ sàn nấm vượt nhịp lớn nhằm tận dụng tối đa khả mang tải cọc bêtông cốt thép Điều thể rõ qua kết tính toán chương Một vấn đề cần lưu ý sử dụng giải pháp cột đất trộn ximăng giải pháp cọc cát phạm vi gia cố nhà kho vượt so với công trình, nghóa gia cố phạm vi chịu tải mà phải mở rộâng vùng đất xung quanh, điều không thật cần thiết áp dụng giải pháp cọc bêtông cốt thép Do đó, ảnh hưởng đến giá thành xây dựng công trình nên lưu ý xem xét toán kinh tế để lựa chọn giải pháp móng cho công trình − 140 − 6.2 KIẾN NGHỊ – ĐỀÂ XUẤT CÁC PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Các phương hướng nghiên cứu sau: Giải pháp cột đất trộn xi măng, cọc cát cần nghiên cứu thêm để cải tiến phương pháp thiết kế để hiểu biết đầy đủ chế làm việc giải pháp đất nền, cần có thêm thí nghiệm mô hình thí nghiệm quy mô thực với nhiều thiết bị đo tinh vi làm sáng tỏ nhiều vấn đề nâng cao tin tưởng áp dụng đất yếu, dễ lún khu vực đồng sông Cửu Long Cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng nhiều loại xi măng khác sử dụng thị trường Việt Nam (như xi măng Holcim, Hà Tiên, Nghi Sơn, Hoàng Thạch, Bỉm Sơn…) đến hiệu gia cố đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long cọc đất xi măng Nghiên cứu biến đổi độ bền đất yếu sau gia cố cọc đất xi măng theo thời gian Tính ổn định dài hạn cọc đất xi măng Cần nghiên cứu thêm việc kết hợp giải pháp với biện pháp cải tạo đất khác, chẳng hạn như: phương pháp gia tải trước hay kết hợp giải pháp cọc cát với cốt lưới thép… Đối với biện pháp áp dụng cọc vật liệu rời cần nghiên cứu vấn đề ảnh hưởng phương pháp tạo cọc , đặc trưng vật liệu làm cọc, dự tính xác hệ số tập trung ứng suất, phân phối ứng suất theo chiều sâu theo thời gian, hệ số cải thiện tác động tải trọng nằm phía trên, bao gồm khối đất đắp gia cố biện pháp học Đối với giải pháp cột đất trộn xi măng cần nghiên cứu thêm tính thấm, cố kết cọc đất xi măng đất dính yếu xung quanh cọc trường Cần nghiên cứu thêm phương pháp kiểm tra chất lượng cột đất trộn ximăng thi công cọc thao tác thực công nghệ thi công trình thí nghiệm trường Hiện nay, sử dụng giải pháp cọc cát để gia cố công trình nói chung, để gia cố nền nhà kho nói riêng gặp lớp đất yếu lớp bùn sét nhão loãng thường hay gặp tượng bùn xâm nhập vào cọc cát làm giảm tiết diện − 141 − cọc cát làm giảm khả chịu tải gia cố gây biến dạng lớn cho công trình Vì cần nghiên cứu thêm biện pháp khắc phục tượng nhằm tăng khả tin cậy sử dụng giải pháp mà Nhật nước nghiên cứu áp dụng hữu hiệu biện pháp khắc phục vấn đề -142 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc n (2002), Nền Móng, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Bộ Xây Dựng (1997), Tuyển Tập Tiêu Chuẩn Xây Dựng Của Việt Nam, Nhà Xuất Bản Xây Dựng, Hà Nội D.T.Bergado, J.C Chai, M.C.Alfaro, A.S Balasubramaniam (1993), Những Biện Pháp Kỹ Thuật Mới Cải Tạo Đất yếu Trong Xây Dựng, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, Hà Nội Trần Quang Hộ (2004), Công Trình Trên Đất Yếu, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Nguyễn Kiết Hùng (2002), Nghiên Cứu Xử Lý Nền Đất Dính Yếu Nhiễm Mặn, Nhiễm Phèn Khu Vực Thành Phố Hồ Chí Minh Vùng Phụ Cận Dưới Nền Đường, Đê Đập, Bồn Chứa Bằng Giải Pháp Cột Đất – Vôi Cột Đất – Ximăng, Luận Văn Thạc Só KHKT, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Bá Kế (2002) , Thiết Kế Và Thi Công Hố Móng Sâu, Nhà Xuất Bản Xây Dựng Lê Bá Lương, Lê Bá khánh, Lê Bá Vinh (2000), Tính Toáùn Nền Móng Công Trình Theo Thời Gian, Trường Đại Học Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Pierre Laréal, Nguyễn Thành Long, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương (1994), Nền Đường Đắp Trên Đất Yếu Trong Điều KiệnViệt Nam, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Vũ Công Ngữ , Thiết Kế Và Tính Toán Móng Nông, Trường Đại Học Xây Dựng 10 Nguyễn Văn Thô, Trần Thị Thanh, Xây Dựng Đê Đập, Đắp Nền Tuyến Dân Cư Trên Đất Yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long, Nhà Xuất Bản Nơng Nghiệp -143 - 11 Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ & Thiết Bị Công Nghiệp, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, Báo Cáo Kết Quả Khảo Sát Địa Kỹ Thuật Công Ty TNHH Thực Phẩm Giai Việt, Huyện Thạnh Hóa, Tỉnh Long An 12 Nguyễn Uyên, Xử Lý Nền Đất Yếu Trong Xây Dựng, Nhà Xuất Bản Xây Dựng 13 R.Whitlow (1995), Cơ Học Đất Tập 2, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, Hà Nội 14 D.T Bergado, T.C.Chai, M.C Alfaro, A.S Balasubramaniam (1992), Techniques of Soft Ground in Subsiding and Lowland Enviroment, Asian Institute of Technology, Thailand 15 Bredenberg, Holm & Broms (1999), Dry Mix Methods for Deep Soil Stabilization, A.A.Balkema Publishers, Old Post Road, Brookfield, VT 050369704, USA 16 The American Society for Testing and Materials (2000), Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, United States 17 B.Broms (1984), “Lime Stabilization”, Stabilization of Soft Clay With Lime Columns, Proc Seminar On Soil Improvement And Construction Techniques In Soft Ground, 66÷ 99 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : HUỲNH QUANG TRỌNG Sinh ngày : 23/11/1979 Địa liên lạc : 58/3B7 KP5, P.Hiệp Thành, Q.12, TP.HCM Nơi công tác : Công ty CP Tư Vấn Thiết kế Công nghiệp & Dân dụng Điện thoại : 7.170.993 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1997-2002 : Học Đại học trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, Khoa Kỹ Thuật Xây dựng 2005-2007 : Học viên Cao học Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, Ngành Địa Kỹ Thuật Xây dựng QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2002- đến : Công ty CP Tư Vấn Thiết kế Công nghiệp & Dân dụng ... NỘI DUNG 1- NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo móng nhà kho giải pháp gia cố đất yếu công trình nhà kho Nghiên cứu tìm giải pháp hợp lý móng cho công trình nhà kho đất yếu khu vực đồng sông... Chương 4: Nghiên cứu giải pháp cọc cát cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/ m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 5: Tính toán ứng dụng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/ m2 đất... bêtông cốt thép cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/ m2 đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cột đất trộn ximăng cho công trình nhà kho chịu tải trọng Tấn/ m2 đất