Móng sâu đặt trên nền đá còn nguyên vẹn được xem xét khi lớp đất phía trên mặc dù khá dày nhưng không đủ khả năng chịu tải trọng phía trên hoặc không thỏa mãn điều kiện độ lún. Phương[r]
(1)40
KHOA HC & CôNG NGHê
Một số giải pháp thiết kế móng castơ Some solutions for foundation design based on Karst
Nguyễn Thị Thanh Hương
Tóm tắt Castơ tượng địa chất phức tạp tiềm ẩn nhiều rủi ro cho móng cơng trình Thiết kế móng cơng trình vùng castơ ln thách thức đòi hỏi kỹ sư thiết kế phải có kinh nghiệm Do vậy, báo trình bày dạng castơ Việt Nam tổng kết một số giải pháp móng castơ. Từ khóa: castơ, móng
Abstract
Karst is a complex geological phenomenon that poses many risks to the building Designing foundations in Karst region is a challenge that requires experienced engineers Thus, the paper is to present Karst formation in Vietnam and summarize solutions of foundation based on Karst.
Key words: karst, foundation
ThS Nguyễn Thị Thanh Hương
Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Xây dựng Email: huongkxd@yahoo.com ĐT: 0983695880
Ngày nhận bài: 04/05/2017 Ngày sửa bài: 15/05/2017 Ngày duyệt đăng: 22/10/2019
1 Đặt vấn đề
Castơ tượng địa chất, sản phẩm nhiều hoạt động địa chất dòng chảy ngầm dòng chảy mặt đá dễ hịa tan đá vơi CaCO3, dolomit CaMg(CO3)2, thạch cao CaSO4 Halit (đá muối NaCl) kết hợp với hoạt động nâng hạ kiến tạo vỏ trái đất để tạo thành hang động Cơ chế hình thành castơ đá carbonat hòa tan kết tủa theo phản ứng thuận nghịch:
H2C03+CaC03 → Ca(HC03)2 → CaC03 ↓ + H20 + C02 ↑
Trong H2C03 hình thành từ CO2 tự nhiên, chủ yếu khí với nước phân ly nước theo phản ứng:
H20+C02 →H2C03 → H+ + HC03
-Quá trình phản ứng diễn theo hai chiều thuận nghịch phụ thuộc vào tương quan hàm lượng C02 CaC03 kết tủa Nếu CaC03 tăng nồng độ bão hòa phản ứng diễn chiều ngược lại Do đó, nước khơng vận động q trình hịa tan dừng lại castơ khơng phát triển Nồng độ bão hòa phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, áp suất mơi trường Sự hịa tan kết tủa đá diễn theo thời gian địa chất, quãng thời gian ln bị chi phối hoạt động khác làm thay đổi điều kiện hòa tan
Do đặc điểm hinh thành castơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên tự nhiên có nhiều dạng castơ khác nhau, với chiều sâu quy mơ phân bố đa dạng Thực tế, nhiều cơng trình xây dựng castơ từ vài trăm năm trước tồn tại, bên cạnh nhiều cơng trình phải xây dựng với chi phí tốn để xử lý castơ Bỉm sơn, Tam điệp, gần xuất hố sụt lớn Ký Phú Đại Từ Thái Nguyên, Quốc Oai Hà Nội, Cẩm Phả Quảng Ninh Do đó, cần phải tìm hiểu đưa giải pháp móng hợp lý cho cơng trình xây dựng castơ
2 Phân loại castơ
Theo đặc điểm phân bố đá bị castơ hoá, castơ phân chia thành hai loại castơ trần castơ phủ Castơ trần đá bị castơ hoá nằm mặt Castơ phủ đá bị castơ hoá bị che phủ lớp đất đá khơng hồ tan, khơng thấm nước đất đá khơng hồ tan có thấm nước, nằm lịng đất
Đối với việc thiết kế móng cơng trình castơ phân loại thành castơ sống castơ chết
Castơ sống: Đó hang hốc castơ, rãnh, mạch ngầm trình castơ hóa, tức có nước tích tụ lưu thơng hang, rãnh, tiếp tục hịa tan đá để phát triển hệ thống hang rãnh Biểu lịng hang mạch nước bùn sét, hữu
Castơ chết: Là hệ thống hang, rãnh, mương kết thúc q trình castơ hóa, biểu lịng hang khơ nhét đầy đất đá
3 Đặc điểm phân bố castơ Việt Nam
Ở Việt Nam, đá vơi (địa hình castơ) chiếm gần 20% diện tích lãnh thổ phần đất liền, tức khoảng 60.000 km2 Đá vôi tập trung hầu hết miền Bắc, phân chia thành khu vực
Khu vực 1: Quần đảo núi sót castơ lên mặt vũng vịnh khu vực Hải Phòng- Quảng ninh phần Hà Tiên Đá cacbonát có thành phần chủ yếu đá vơi khối lớn phân lớp dầy tương đối khiết, đôi chỗ đá vôi nằm xen kẹp với đá trầm tích khác: cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết Đá vơi có tuổi Đêvơn, cácbon Permi Q trình castơ phát triển mạnh, núi sót khơng có lớp phủ tàn tích, hang động có kích cỡ lớn, có giá trị du lịch
(2)độ sâu 70 ÷ 80m, hình thành tầng hang động phát triển theo chiều ngang chiều sâu phức tạp Khảo sát địa chất cơng trình khu vực gặp nhiều khó khăn, đặc biệt cho cơng trình quan trọng với tải trọng lớn nhà
máy xi măng,
Khu vực 3: Vùng đồi núi mềm mại cấu thành chủ yếu đá phi cácbonát, xen kẹp đồi núi sót castơ có kích cỡ khác nhau, phân bố rộng khắp tỉnh Nghệ An, Sơn La, Lai Châu, Tuyên Quang, Hà Giang Đá cácbonát khu vực chủ yếu đá hoa đá vơi hoa hố tuổi Proterozoi paleozoi Do phân bố hạn chế đá cácbonat khu vực mà castơ không ảnh hưởng nhiều đến quy hoạch phát triển kinh tế xây dựng
Khu vực 4: Bề mặt bóc mịn khối đá vôi lớn khiết tuổi Cacbon-Permi có cao độ tuyệt đối từ 100 ÷ 200m đến 800 ÷ 900m, phát triển tương đối tập trung Quảng Bình, Nghệ An, Thái Nguyên, Cao Bằng Castơ khu vực phát triển mạnh ngầm bề mặt, tạo thành hang động lớn phía địa hình hiểm trở, phân cắt mạnh phía Xây dựng cơng trình lớn hồ chứa nước gặp nhiều khó khăn Khảo sát địa chất cơng trình khu vực gặp khó khăn, khu vực khơng có lớp phủ
Khu vực 5: Bề mặt bóc mịn-xâm thực khối đá vơi lớn nằm đới cà nát nâng mạnh tân kiến tạo, phân bố khu vực Hà Giang Lai Châu Cao độ bề mặt khối đá đạt tới 1000 ÷ 1900m, địa hình hiểm trở, khơng có lớp phủ sườn- tàn tích Đá vơi Hà Giang có tuổi Cambri-Ordovic, Lai châu có tuổi Đêvơn, chúng bị phân cách mạnh thung lũng khe trũng sâu Castơ bề mặt khu vực phát triển mạnh castơ ngầm Quá trình xâm thực đóng vai trị quan trọng thành tạo địa hình Khai thác sử dụng lãnh thổ khu vực gặp nhiều khó khăn
Hình - Sự hình thành castơ
Hình - Hang castơ
Hình - Sơ đồ phân bố đá cácbonat phát triển castơ lãnh thổ Việt Nam
(3)42
KHOA HC & CôNG NGHê
Khu vc 6: Bề mặt san phân thuỷ, tạo thành đới hẹp chạy suốt từ Lai Châu Ninh Bình, cao độ tuyệt đối địa hình biến đổi từ 200 ÷ 250m đến 1800 ÷ 2000m Đá cácbonát khu vực đá vôi trias dạng khối phân lớp dày Đây khu vực đặc trưng cho castơ trưởng thành, bắt gặp tất loại hình castơ như: thung lũng khơ khép kín, cánh đồng xâm thực-hồ tan, dịng chảy ẩn hiện, hang động castơ, hố sập phễu castơ, Chiều dầy lớp phủ sườn - tàn tích từ ÷ 2m đến 10 ÷ 15m Phát triển kinh tế khu vực tương đối thuận lợi, khảo sát xây dựng cơng trình gặp khó khăn
4 Các dạng địa hình castơ
Dịng chảy nước mặt nước ngầm xói mịn đá qua nhiều năm tạo thành dạng địa hình phong phú bề mặt đá bên tầng đá Những hang hốc lịng đá (hang castơ) phát triển lớn đến mức trần
hang không chịu sức nặng lớp đất bên sập xuống, tạo thành hố sụt Đây tượng địa chất gây nguy hiểm cho móng cơng trình
Hố sụt phân chia làm loại:
• Sụt lở - castơ tượng sập mặt đất hang castơ độ sâu khơng lớn, trần hang yếu
• Xói sụt lở - castơ tượng sập mặt đất dòng nước mang vật liệu tầng phủ nằm đưa xuống hang gây sập lớp phủ bên (dòng thấm xuống)
• Sụt lở - xói sụt lở - castơ tổ hợp loại hình nêu
Ngồi hố sụt, địa chất đá vơi cịn có dạng khác gai đá, bướu đá, đá mồ côi, hang hốc, bề mặt đá có độ dốc lớn, đá phong hóa nứt nẻ theo phương đứng, chủ yếu ảnh hưởng đến trình thi cơng loại móng cọc ép, cọc đóng cọc khoan nhồi
5 Thiết kế móng địa chất có castơ
Có thể thấy, địa chất vùng có hang castơ phức tạp Q trình thiết kế thi cơng móng cơng trình vùng địa chất castơ gặp nhiều khó khăn, thường xuyên phải tiến hành xử lý trước đặt móng an tồn Xây dựng móng vùng castơ kết hợp chặt chẽ, liên tục, lặp lặp lại cơng tác khảo sát địa chất, địa hình, thủy văn với thiết kế thi cơng Chi phí xây dựng móng cao chí cao nhiều so với khu vực địa chất thông thường Giải pháp móng cần nghiên cứu kỹ việc lựa chọn giải pháp móng cần đặt yếu tố an toàn lên hàng đầu phải đảm bảo tính kinh tế giải pháp mức độ định Dưới giới thiệu số giải pháp móng áp dụng vùng địa chất có castơ
a) Khoan vữa xi măng bịt hang castơ
Phương pháp thường dùng cho giải pháp đặt phía hang castơ (móng nơng móng cọc có mũi cọc đặt phía hang castơ) địa chất bị điểm lỗ chỗ hang castơ kích thước nhỏ dễ dàng khoan vữa xi măng vào hang Khả chịu lực hang
Hình - Các dạng địa hình khác của đá vùng castơ
(4)tăng lên, tính nén lún giảm xuống nhờ việc vữa xi măng vào số lượng lớn hang Nhờ khoan vữa nên giảm bớt ngăn chặn phát triển tượng xói sụt lớp đất phủ phía vào hang Tuy nhiên, thơng thường tất hang bịt đầy Về mặt giá thành, phương pháp khoan phương án có giá thành cao yếu tố phải số lượng lỗ khoan nhiều (phụ thuộc số lượng hang cần xử lý), tồn vấn đề số lượng vữa xi măng định bị chảy sang vùng không cần xử lý Phương pháp có ảnh hưởng dịng chảy nước ngầm dòng chảy ban đầu đất qua hang rãnh phải tìm hướng chảy khác
Đối với móng cọc xuyên qua hang castơ xuống tầng đá nguyên vẹn ổn định bên dưới, phải dùng phương án khoan vữa để giữ trần hang đất hang ổn định tạm thời trình thi công
Các bước thực phương án khoan vữa bịt hang castơ bao gồm:
Bước 1: Thăm dò hang
Sử dụng máy khoan thăm dị chun dụng để xác định vị trí chiều sâu hang castơ Chiều sâu thăm dò phải 10m vào đá đặc Nếu tiếp tục gặp hang phải khoan tiếp đến hang cuối sâu tiếp vào đá liền khối thêm 10m
Bước 2: Khoan vữa
Trên sở kết khoan thăm dò, tiến hành bước xử lý khoan vữa sau:
• Nếu có nhiều lỗ khoan vữa, thông thường công tác vữa tiến hành vùng biên khu vực khoan xử lý hướng dần tâm Mỗi lỗ khoan tiến hành vữa xong di chuyển sang lỗ khoan
• Nếu lỗ khoan vữa có nhiều hang chồng lên nhau, cơng tác vữa cần tiến hành từ hang sau hoàn thành di chuyển lên hang phía
• Trong trường hợp cần thiết, vật liệu bịt khe đưa xuống để ngăn ngừa việc vữa xi măng chảy qua hang khác Mỗi lỗ khoan vữa cần kèm với tối thiểu lỗ thơng khí lỗ giảm áp có đường kính chiều sâu
Bước 3: Kiểm tra kết khoan vữa
Điều kiện để chấp nhận kết khoan xử lý móng cọc sau:
• Chỉ số Nspt điểm kiểm tra khu vực đất xử lý không nhỏ 20 Giá trị trung bình N tất
Hình - Khe nứt thẳng đứng của đá phong hóa cố mũi cọc
Hình - Một số cố cọc khoan nhồi giải pháp xử lý
a) Kẹt búa b) Búa khoan kéo tụt ống vách c) Đổ đá hộc vào hố khoan để phá vỉa đá nghiêng
(5)44
KHOA HC & CôNG NGHê
cỏc điểm kiểm tra khơng nhỏ 25
• Khơng cịn gặp lỗ hổng q trình kiểm tra
• Cường độ chịu nén có nở hông mẫu đất xử lý lấy q trình kiểm tra (nếu có u cầu) phải lớn 2MPa lớn giá trị thiết kế đề
b) Móng sâu đặt đá cịn ngun vẹn
Móng sâu đặt đá cịn nguyên vẹn xem xét lớp đất phía dày không đủ khả chịu tải trọng phía khơng thỏa mãn điều kiện độ lún Phương án xem xét khả lún sụt trần hang cao mặt trần hang không đủ khả chịu tải Khi đó, tiến hành đào đất đến trần hang castơ, phá trần hang đặt móng vào mặt đá đáy hang Trên góc độ định, móng sâu giải pháp tốt phải xử lý địa chất lún sụt Tuy nhiên có vấn đề nguy sử dụng giải pháp móng sâu, chẳng hạn chiều sâu chơn móng phụ thuộc vào chiều sâu hang, móng sâu làm tăng chi phí rủi ro thi cơng Ngồi ra, việc khơng thể kiểm sốt vùng tới hạn móng có khó khăn đơi khơng thực Những vùng tới hạn bao gồm phần móng tiếp xúc với đá, phần đá xung quanh móng móng, vùng đá sâu phạm vi ứng suất đáy móng
c) Móng cọc đóng cọc ép
Hầu tất loại cọc đóng ép dùng cho móng áp dụng cho vùng địa chất có hang castơ Đối với vị trí khơng có hang castơ có hốc nhỏ, đặt mũi cọc mặt đá Có thể xử lý hang phương pháp khoan vữa để tăng sức chịu tải mũi cọc Khi hang castơ lớn, trần hang không đủ khả chịu tải từ mũi nhóm cọc truyền tới, cần tiến hành khoan dẫn xuyên qua hang hạ mũi cọc vào mặt đá nguyên vẹn Trong số trường hợp, đóng ép cọc phá hỏng vịm hang gây tượng sập hang
Ngoài xuất hang castơ, q trình thi cơng cọc đóng cọc ép vùng đá vơi cịn phải quan tâm đến số vấn đề khác bề mặt đá dốc khơng phẳng (có trường hợp độ dốc mặt đá lớn), xuất đá mồ côi, gai đá, bướu đá, khe nứt nẻ thẳng đứng Một cố sử dụng cọc đóng ép đá có độ dốc lớn mũi cọc dễ bị trượt xuống, dẫn đến bị cong vênh gẫy, chí đơi bị cong ngược lên (Hình 5)
Khi gặp bề mặt đá dốc, số giải pháp cần xem xét bao gồm:
• Khi gặp bề mặt đá dốc, chiều dài cọc đài cọc khơng giống Biến dạng đàn hồi cọc đài cọc khác làm lực tác dụng lên đài cọc phân bố không đồng cọc Mô men phụ phát sinh đài tiếp tục làm tăng lực tác dụng lên cọc Khi đó, cần bổ sung thêm cọc để đảm bảo hệ cọc chịu tải trọng tăng thêm
• Trong trường hợp lớp đất bề mặt đá yếu, sử dụng mũi cọc Oslo (mũi thép) để tránh tượng mũi cọc bị trượt q trình thi cơng để đảm bảo mũi cọc cắm chắn vào đá chịu tải Độ cứng thép làm mũi cọc cần lớn 300 (độ cứng Brinell) giới hạn chảy không nhỏ 760MPa Mũi cọc thép tính tốn để chịu toàn lực tiếp xúc cọc đá cần giám sát cẩn thận q trình chế tạo để đảm bảo tính chất mũi thép không bị thay đổi công tác hàn cơng tác khác
Hình 10 - Sơ đồ máy khoan Auger
(6)• Đối với cọc đóng ép có khoan dẫn tạo hốc mũi cọc đá, cần dựa kết thi công trực tiếp công trường để cập nhật thông tin bề mặt đá, từ liên tục liên tục điều chỉnh vị trí cọc vị trí hốc mũi cọc để đảm bảo hốc mũi cọc đặt vào vùng an toàn, đặc biệt khu vực bề mặt đá độ dốc lớn có gai đá hay vách đá dựng đứng
Khe nứt nẻ thẳng đứng đá ảnh hưởng gây phá hoại mũi cọc
d) Cọc khoan nhồi
Công trình chịu tải đứng ngang lớn thường dùng kết cấu móng cọc khoan nhổi Cọc khoan nhồi thi cơng đến độ sâu lớn nên xuyên qua hệ thống hang hốc castơ đến tận tầng đá cịn ngun vẹn, nhờ kết cấu móng an tồn Tuy nhiên, thi cơng cọc khoan nhồi vùng địa chất có hang castơ khó khăn nhiều so với địa chất thông thường, thi công hay xảy cố Sự xuất hang hốc đá làm chiều dài thực tế cọc thay đổi nhiều, chí có trường hợp cọc cạnh chênh hàng chục mét Có cơng trình tính phức tạp địa tầng phải yêu cầu tiến hành khoan thăm dị hang castơ cho cọc
Một ví dụ điển hình phức tạp địa hình castơ thiết kế, thi cơng móng cọc khoan nhồi cơng trình nhà máy xi măng Tam Điệp Trong trình khảo sát địa chất, phát nhiều hang hốc castơ chứa nhiều bùn sét Hang castơ có chiều cao vòm từ 0,3 đến 3,2m Trong số 99 hang castơ 77 hang castơ sống, cịn lại hang castơ chết Phương án móng cọc khoan nhồi sử dụng Trong số 175 cọc có đến 64 cọc xuyên qua hang castơ Chiều dài cọc khác nhiều, số tầng hang xuyên qua khác nhau, từ xuyên qua tầng hang đến trường hợp xuyên qua năm tầng hang [4]
Ống vách thép để giữ thành hố khoan tạo lỗ đổ bê tông sử dụng thường xuyên gặp hang castơ lớn, rỗng nước hang có vận tốc Ống vách khoan cọc ống vách làm cốp pha đổ bê tơng chung làm tách thành hai ống vách riêng Trường hợp tách riêng, khoan cọc dùng ống vách dày để bảo vệ thành hố khoan Chế tạo ống vách mỏng khác hàn vào lồng thép cọc hạ vào bên ống vách thành lỗ Khi đổ bê tông ống vách dày rút dần lên Trường hợp phải khoan qua nhiều tầng hang phải dùng nhiều ống vách bảo vệ thành cọc lồng vào Ống vách thép để lại làm tăng đáng kể chi phí hồn thiện cọc khoan nhồi
Vẫn khơng sử dụng ống vách để giảm chi phí cọc khoan nhồi trường hợp sau:
• Castơ chết có đất đá bên
• Castơ chết, rỗng castơ sống kích thước nhỏ, nước hang khơng có vận tốc Giải pháp tạo thành hố khoan thả đất sét bịt kín hang sau khoan thủng trần hang
• Castơ sống có bùn nhão, khơng có tượng nước ngầm lưu thông xử lý bịt kín trước cách bơm bê tơng xi măng xuống nhồi hang
• Với hang castơ kích thước nhỏ đổ thừa bê tơng (lượng bê tơng lớn thiết kế) bịt kín tồn hang castơ
Trong vùng địa chất có hang castơ nên dùng máy khoan đập cáp máy khoan xoay để tạo lỗ cọc khoan nhồi Tuy nhiên, đá vơi có cường độ lớn phương pháp khoan xoay khơng hiệu Kết thi công thực tế Cầu Trạ Ang cho thấy, đá có cường độ lớn, đạt đến 1400kG/cm2, nên dùng máy khoan xoay tạo lỗ cọc tốc độ chậm,
ngày khoan 20cm
Khi thi công cọc khoan nhồi vùng có hang động castơ, ngồi cố thơng thường cọc khoan nhồi, cịn có cố khác như:
• Sự cố mũi khoan: Xảy khoan vào đá nứt nẻ, mũi khoan bị trượt kẹt vào hốc đá Có thể giải cách hút nước để lỗ khoan khô cho người xuống xử lý thủ công Tuy nhiên cần ý khí độc có hang ảnh hưởng đến an tồn cơng nhân thao tác
• Sự cố trượt búa, tụt ống vách: Xảy hố khoan có mặt đá dốc Trong q trình hạ ống vách búa, đáy ống vách bị xé rách, quăn lại trượt theo mặt đá Khi búa khoan đập đá hạ xuống tiếp tục đập vào ống vách kéo ống vách tụt xuống Khi gặp tượng này, cần cho tiến hành hút nước, kiểm tra khí độc, đưa cơng nhân xuống cắt phần ống vách bị xé rách quăn Sau xử lý mặt đá nghiêng cách bỏ đá hộc vào đáy hố khoan dùng búa đập để phá vỉa đá nghiêng Khi tạo phẳng tương đối mặt đá đáy lỗ tiến hành khoan bình thường
• Cọc bị nghiêng: Búa khoan đập đất đá đóng ống chống bị trượt theo mặt đá nghiêng theo mặt đá làm lệch vị trí cọc làm tim cọc bị nghiêng góc theo phương thẳng đứng
• Mất dung dịch khoan: Với phương pháp thi cơng cọc khoan nhồi khoan lỗ phản tuần hồn, dùng dung dịch giữ thành vách, cố xảy nhiều phương pháp thi công dùng ống vách Khi gặp hang castơ chết thông hang castơ sống có dịng chảy, dung dịch khoan thất qua kẽ thông Trường hợp gặp hang castơ sống có bùn nhão xảy tượng trái ngược dâng cao đột ngột dung dịch khoan
• Mất bê tơng: Trường hợp kết khoan địa chất khơng đủ xác để phản ánh hết đặc điểm địa chất castơ độ nứt nẻ đá vôi lớn, đổ bê tông xảy tượng bê tông so với lượng bê tơng tính theo lý thuyết Cá biệt số cọc đổ bê tơng bê tơng tươi tụt xuống nhanh, khối lượng bê tông thực tế lý thuyết chênh nhiều Ngay với trường hợp có sử dụng ống vách để giữ thành hố khoan xảy cố bê tông Khi rút ống vách lên, hang castơ sống, đặc biệt hang có nước có lưu tốc bê tơng bị thất thoát Để xử lý vấn đề này, rút ống vách lên, cần dùng ống vách phụ để làm cốp pha đổ bê tông Ống vách phụ để lại sau đổ bê tông xong
• Khơng hạ ống chống đến cao độ u cầu khoan không xuống: Do gặp đá mồ côi vật cản khác
• Khơng rút ống vách: Đây tượng phổ biến phương pháp thi cơng cọc có ống vách, việc rút ống vách lên phụ thuộc vào chất đất ống vách qua thao tác rút ống vách Ngoài ra, bề mặt đá bị nghiêng lệch gặp hang hốc castơ làm tim cọc bị nghiêng lệch khiến thiết bị nhổ ống vách phát huy hết lực Bên cạnh đó, có đá cứng mài mịn lưỡi khoan nhanh làm đường kính lỗ khoan nhỏ từ dẫn đến việc khó xoay rút ống vách
• Vịm rỗng bê tông cọc: Khi rút ống vách lên kéo theo khối bê tông phần cọc ống vách bị lồng thép kéo lên theo tạo thành vịm rỗng bê tơng e) Vải địa kỹ thuật
(7)46
KHOA H“C & C«NG NGHª
chỉ mang tính tiềm ẩn Vải địa kỹ thuật trải q trình thi cơng lớp để che phủ vùng có khả xảy lún sụt
f) Cọc ngang
Giải pháp gia cố cọc ngang thực cách khoan tạo lỗ nằm ngang độ sâu định phía móng sau đổ đầy bê tơng Ứng suất đế móng phân bố lại gặp hệ thống cọc ngang đặt phía hang castơ vùng đất yếu xen kẹp
Có nhiều kỹ thuật sử dụng để tạo lỗ ngang mà không phá hoại lớp đất phủ, bao gồm khoan gầu ngang, khoan dẫn hướng đường kính nhỏ, khoan dẫn hướng đường kính lớn, đào hầm nhỏ, kích đẩy, đào hầm thơng thường Thi cơng cọc ngang xử lý móng chủ yếu sử dụng giải pháp thứ nhất, tức sử dụng thiết bị khoan để khoan tạo hầm nhỏ người không chui lọt Trong thực tế chia làm phương pháp: Phương pháp Auger (khoan tạo lỗ guồng xoắn) phương pháp Slurry (khoan dung dịch)
Phương pháp khoan tạo lỗ guồng xoắn trình vừa khoan vừa đặt ống vách ngang đồng thời vận chuyển đất thừa lòng ống vách hệ thống guồng xoắn quay liên tục Hệ thống guồng xoắn vận hành nguồn điện lối vào, thơng qua vận hành lưỡi cắt Khi lưỡi cắt quay, đất phía trước lưỡi cắt bị chia nhỏ, vận chuyển ngồi thơng qua guồng xoắn, đồng thời kích đẩy phía sau đẩy tồn hệ thống tiến lên Các đoạn bổ sung thêm vào sau quãng đường khoan định đến toàn mũi khoan lộ hố đầu cịn lại Lưỡi cắt đầu ống vách có khả điều chỉnh góc khoan kết hợp với thiết bị nhận dạng độ nghiêng nên khống chế độ nghiêng lỗ khoan
Ống vách có tác dụng bảo vệ thành lỗ khoan đất thải vận chuyển Đường kính ống vách từ 10cm đến 2m Chiều dài lỗ khoan đạt tới 180m
Phương pháp Slurry sử dụng mũi khoan ống giữ thành thay cho lưỡi cắt guồng xoắn Dung dịch khoan dùng để giữ cho mũi khoan hỗ trợ việc vận chuyển đất mùn, khơng có tác dụng việc hình thành mặt cắt lỗ khoan
Sau khoan tạo lỗ, bê tơng bơm vào để hình thành nên cọc ngang
Kết tính tốn phần tử hữu hạn cho thấy, khả chịu tải đất sau gia cố cọc ngang tăng từ 45% đến 60% so với chưa gia cố, tùy thuộc vào tình cụ thể [1]
5 Kết luận
Có thể thấy, địa hình castơ phong phú, khó kiểm sốt, với nhiều hình thái từ hang động, mặt đá dốc, gồ ghề, chất đá cứng đến đặc điểm phức tạp thủy văn, gây ảnh hưởng tới tất loại móng, từ móng nơng đến móng sâu Nhiều giải pháp móng đưa nhìn chung
phải tốn nhiều cơng xử lý làm chi phí tăng cao, thời gian thi công kéo dài Sự tách rời khâu thiết kế khâu thi cơng móng vùng địa chất castơ không hợp lý Thiết kế phải liên tục bám sát q trình thi cơng trường, cập nhật thơng tin địa chất, địa hình thu thập từ kết thi công thực tế đưa định thay đổi kịp thời Bên cạnh đó, khâu khảo sát vơ quan trọng Phương án khảo sát cần nghiên cứu kỹ lưỡng để dự báo xác đặc điểm địa tầng Nói chung, mật độ khảo sát dày nhiều so với khu vực địa chất thông thường chiều sâu khảo sát phải đủ lớn để xuyên qua hang động (nếu có) để tìm đến tầng đá nguyên vẹn Trong phương án móng, cọc nhồi giải pháp an tồn mũi cọc đặt vào tầng đá nguyên vẹn, không chịu ảnh hưởng địa hình castơ phía chi phí tốn kém, thi cơng có nhiều khó khăn, nên dùng cho cơng trình có tải trọng lớn Móng cọc ép kinh tế lại khó khăn vấn đề xử lý mũi cọc, đồng thời có rủi ro kiểm sốt khơng tốt đá mũi cọc Phương án móng sâu an tồn u cầu khảo sát phải kỹ phần đá bên xung quanh vị trí đặt móng Móng nơng vùng castơ thực tế thực nhiều cho công trình thấp tầng, thường mang tính tự phát, khơng có khảo sát địa chất kỹ nên tiềm ẩn nguy an tồn Đối với cơng trình tiến hành khảo sát địa chất đầy đủ, nên áp dụng giải pháp xử lý khoan vữa gia cố hang rãnh castơ để đảm bảo làm việc bình thường kết cấu móng
Việc lựa chọn giải pháp móng vùng địa chất castơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cần đặt yếu tố an toàn lên hàng đầu Người thiết kế phải có kinh nghiệm tổng hợp hiểu biết sâu cơng tác thiết kế móng castơ Bài báo trình bày số giải pháp móng thơng dụng, khó khăn gặp thi cơng phương hướng xử lý Vấn đề tính tốn móng vùng castơ trình bày báo khác./
T¿i lièu tham khÀo
1 Baus, R.L and M.C Wang “Bearing Capacity of strip footings above void”, Journal of Geotechnical Engineering, v 109, n 1, (1983): 1-14
2 Sowers, G.F Building on sinkholes: design and construction of foundations in castơ terrain New York, NY: American Society of Civil Engineers, 1996
3 Rafael L Arosemena, Effect of horizontal piles on the soil bearing capacity for circular footing above cavity, B.S Peruvian University of Applied Sciences, 2007
4 Nguyễn Viết Trung “Cọc khoan nhồi vùng có hang động castơ”, Nhà xuất xây dựng, 2004
