Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lýcho các silô xây dựng ven sông trên đất yếu ở tiền giang và vùng phụ cận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** HUỲNH QUỐC BÌNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÁC SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN 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 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: HUỲNH QUỐC BÌNH PHÁI: NAM NGÀY THÁNG NĂM SINH: 12 – 08 – 1978 NƠI SINH: TIỀN GIANG CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ HỌC VIÊN: 00905206 I/- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÁC SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN II/- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: Nghiên cứu giải pháp móng hợp lý cho Silô xây dựng ven sông đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận NỘI DUNG: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan giải pháp móng cho công trình Silô xây dựng ven sông đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận Chương 2: Nghiên cứu cấu tạo giải pháp móng hợp lý cho Silô xây dựng ven sông đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận Chương 3: Phương pháp tính toán ổn định cho đất Silô xây dựng ven sông đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận Chương 4: Phương pháp tính toán biến dạng cho đất Silô xây dựng ven sông đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận Chương 5: Tính toán ứng dụng cho công trình Silô xây dựng ven sông Tiền Giang vùng phụ cận Chương 6: Các nhận xét, kết luận kiến nghị III/- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05 – 02 – 2007 IV/- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05 – 11 – 2007 V/- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GSTSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS LÊ BÁ VINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GSTSKH LÊ BÁ LƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ BÁ VINH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC tháng năm 2007 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: GSTSKH LÊ BÁ LƯƠNG Cán hướng dẫn khoa học 2: 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, ngày tháng 11 năm 2007 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến GS.TSKH Lê Bá Lương, người trực tiếp hướng dẫn bước vào đường nghiên cứu khoa học, giúp định hướng mục tiêu phương hướng nghiên cứu Tôi nhận từ Thầy hướng dẫn tận tình nhiều lời góp ý kiến cần thiết để hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn TS Lê Bá Vinh tận tình hướng dẫn góp ý kiến thật xác đáng giúp hoàn thành tốt luận án Xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Bộ môn Địa Nền Móng, quý Thầy Cô phòng Quản Lý Sau Đại Học tận tình giúp đỡ truyền đạt cho kiến thức quý báu suốt hai năm học thời gian thực luận án Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc Liên Đoàn ĐCTV – ĐCCT 803, Trường Đại Học Tiền Giang bạn đồng nghiệp hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để học tập hoàn thành luận án Cuối xin chân thành biết ơn đến gia đình bạn bè thông cảm, động viên giúp đỡ thời gian học tập thực luận án Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 11 năm 2007 Huỳnh Quốc Bình TÓM TẮT LUẬN VĂN Phần lớn công trình Silô thường xây dựng khu vực đất yếu ven sông, biển thuận tiện cho việc nhập xuất Tuy nhiên đất yếu gây khó khăn cho việc thiết kế móng Vì vậy, việc nghiên cứu giải pháp móng hợp lý cho công trình quan trọng Trong trình cố kết đất gia tăng khả chịu lực ổn định đất yếu tính toán sở tính chất cố kết thoát nước đất nền, khả tiêu thoát nước giải pháp thoát nước thẳng đứng như: giếng cát, bấc thấm hay cọc đất xi măng Bên cạnh giải pháp trên, giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép giải pháp an toàn xây dựng tính ổn định cao, khu vực có đặc điểm địa chất đất yếu dày Việc lựa chọn giải pháp móng hợp lý cho công trình Silô phải tính toán phân tích dựa vào qui mô công trình đặc điểm địa chất công trình Giải pháp dùng cọc bê tông cốt thép thật hữu ích cho công trình Silô có tải trọng lớn, đất yếu dày Giải pháp bấc thấm cọc đất xi măng thích hợp cho công trình có tải trọng vừa phải tầng đất yếu không lớn Mục đích luận văn nghiên cứu lý thuyết áp dụng chúng tính toán móng công trình Silô xây dựng ven sông khu vực Tiền Giang, sở đề nghị giải pháp móng hợp lý cho loại công trình SUMMARY OF THESIS Most of the Silo have been built on the river and sea shore, where is suitable for product import and export But in those places the soft soil always create difficulties for foundation solutions There fore, research foundation solutions for riparian Silo is extremely important Especially for geological characteristic in Tien Giang where soft soil riverbank In consolidation process, the improvement of the bearing capacity and the stability of soft clay layer are based on of the sandy drains, synthetic drains or soil cement columns Besides, using concrete pipe is always a safety solution in construction because it has high stability, especially in the area where has soft soil deep There fore, choice a suitable foundation solution for riparian Silo have been to calculate and analysis based on construction size and characteristic of soft ground Concrete pile is really useful for the Silo which has big load and areas have soft soil deep Synthetic drains or soil cement columns is suitable for Silo of medium load and areas have soft soil low Consequently, they are more economical effectiveness than The purpose of the thesis is to study and apply theories in calculating foundation for the Silo which will have constructed on the river soft clay in Tien Giang and find the most suitable solution -a- MUÏC LỤC Trang MỞ ĐẦU Đặt vấn đề nghiên cứu .1 Mục đích đề tài Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN 1.1 Khái quát cấu tạo địa chất khu vực Tiền Giang .3 1.1.1 Khái quát chung khu vực khảo sát 1.1.2 Đặc điểm địa chất công trình 1.1.3 Thống kê đặc trưng lý phục vụ tính toán 1.2 Một số thành công thất bại xây dựng móng công trình Silô 1.3 Tổng quan giải pháp móng áp dụng cho công trình Silô .13 1.3.1 Giải pháp xử lý nhằm cải tạo phân bố ứng suất điều kiện biến dạng đất (đệm caùt) 13 1.3.2 Giải pháp cừ tràm 13 1.3.3 Giải pháp xử lý nhằm làm tăng độ chặt đất .13 1.3.4 Giải pháp xử lý thiết bị thoát nước thẳng đứng kết hợp với gia tải trước 14 1.3.5 Giải pháp cọc vôi – xi măng đất 14 1.3.6 Xử lý vải địa kỹ thuaät 15 1.3.7 Móng cọc bê tông cốt thép 15 1.3.8 Nhận xét kết luaän 16 1.4 Một số hình ảnh công trình Silô xây dựng ven sông đất yếu ĐBSCL vùng phụ cận 17 1.5 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 19 1.6 Giới hạn đề tài 19 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TẠO CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÁC SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN -b2.1 Cấu tạo giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp với gia tải trước 20 2.2 Cấu tạo giải pháp xử lý đất yếu cọc xi măng đất 25 2.3 Cấu tạo giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép 30 2.4 Lựa chọn giải pháp móng cho công trình Silô đất yếu Tiền Giang vùng phụ cận 36 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NỀN ĐẤT DƯỚI SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN 3.1 Tính toán ổn định cho công trình 37 3.1.1 Phaân bố ứng suất đất 37 3.1.2 Sức chịu tải đất neàn 39 3.1.3 Đề xuất khoảng cách từ công trình Silô đến bờ sông 40 3.2 Giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp với gia tải trước 42 3.3 Giải pháp xử lý cọc xi măng đất 46 3.4 Giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép 52 3.5 Nhận xét kết luận .59 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG CHO NỀN ĐẤT DƯỚI SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN 4.1 Biến dạng lún đất 61 4.1.1 Thí nghiệm nén cố kết điều kiện không nở hông 62 4.1.2 Quá trình cố kết đất chuyển hóa ứng suất .63 4.1.3 Các phương pháp tính toán độ lún ổn định đất 64 4.1.4 Tính toán độ lún đất theo thời gian 69 4.1.5 Tính toán độ lún theo thời gian có xét đến biến dạng từ biến hạt đất 73 4.1.6 Tính toán chiều sâu vùng chịu neùn 74 4.2 Giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp với gia tải trước 77 4.3 Giải pháp xử lý cọc xi măng đất 80 4.4 Giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép 84 4.5 Nhận xét kết luận .85 -cCHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG Ở TIỀN GIANG VÀ VÙNG PHỤ CẬN 5.1 Khái quát sơ công trình Silô 86 5.2 Giải pháp móng cho Silô 86 5.3 Giới thiệu đặc điểm công trình thực tế tính toán 87 5.4 Tính toán phương án xử lý bấc thấm kết hợp với gia tải trước .90 5.5 Tính toán phương án sử dụng cọc xi măng đất .99 5.6 Tính toán phương án móng cọc bê tông cốt thép 105 5.7 Kết luận .113 CHƯƠNG 6: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Nhận xét kết luận 114 6.2 Phương hướng nghiên cứu tieáp theo 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO LÝ LỊCH KHOA HỌC -1- MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tiền Giang tỉnh thuộc đồng sông Cửu Long, vùng đất có hệ thống sông ngòi kênh rạch chằng chịt, vùng trọng điểm kinh tế nông nghiệp nước, góp phần xuất gạo Việt Nam đứng thứ hai giới Nhưng đặc điểm địa lý, giao thông nên kinh tế phát triển thấp Cùng với trình hội nhập kinh tế nước với giới quan tâm Đảng Nhà nước năm gần đầu tư mạnh mẽ sở hạ tầng, giao thông, thủy lợi… nhằm góp phần thúc đẩy kinh tế tỉnh Tiền Giang khu vực đồng sông Cửu Long phát triển Hàng loạt công trình xây dựng dân dụng công nghiệp không ngừng đầu tư mở rộng bật công trình xây dựng dọc theo bờ sông Tiền để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xuất nhập hàng hóa Tuy nhiên, với địa chất bên mềm yếu, nhiều nơi yếu đòi hỏi việc thiết kế thi công công trình phải nghiên cứu giải pháp xử lý đất nhu cầu khách quan Và giải pháp móng đặt nhằm lựa chọn giải pháp móng phù hợp với điều kiện địa chất Tiền Giang vùng phụ cận Ứng dụng kết để xử lý móng cho công trình Silô… vấn đề cần thiết thiết thực Ngoài xét đến ảnh hưởng ổn định biến dạng công trình ven sông đất yếu, nhiều cố công trình xảy nên việc nghiên cứu thiết thực Do đó, việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kỹ thuật hợp lý xử lý đất yếu khu vực nhiệm vụ quan trọng cấp bách góp phần nâng cao hiệu đầu tư xây dựng MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nâng cao hiệu xử lý đất yếu nhằm bảo đảm ổn định – biến dạng cho công trình sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên đất xây dựng khu vực nghiên cứu XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Theo số liệu tổng kết năm qua, công trình xây dựng vùng đất yếu, kinh phí cho việc xử lý móng chiếm từ 15 – 30% giá thành toàn công trình Trong trường hợp đặc biệt, tỷ lệ lên tới 40 – 60% Các công trình Silô thường xây dựng ven sông đất yếu, việc nghiên cứu giải pháp móng cho công trình vấn đề đáng quan tâm - 103 Ta coù: ϕ tc tb ∑ ϕ l = ∑l tc i i = i 12.33x 2.5 + 3.47 x11.5 + 16.48 x1 = 5.814 độ 2.5 + 11.5 + Đường kính đáy móng khối quy ước: Dm = D gc + 2.l.tg φtbtc 5.814 = 32 + x15 xtg = 32.76 m 4 Diện tích đáy móng khối quy ước: Fm = π Dm2 = 842.47 m2 Trọng lượng đất cọc khối móng quy ước: Qđ = 842.47(8.72 * 2.5 + 5.75 * 11.5 + 9.8 *1) = 82330.38 kN Trọng lượng thể tích trung bình tính từ mũi cọc trở lên: γtb = 82330.38 = 6.52 kN/m 842.47 * 15 Xác định áp lực tiêu chuẩn lên đất thiên nhiên khối móng quy ước mặt phẳng mũi coïc: R tc = m(Abγ + Bhγ + Dc tc ) Với φtc = 16.48o tra bảng ta coù: A = 0.37; B = 2.5; D = 5.06 m = 1; b = Dm = 32.76 m; h = 15 m γ1 = 6.52 kN/m3 ; γ2 = 9.8 kN/m3; ctc = 25.2 kN/m2 Vaäy: Rtc = 490.79 kN/m2 Ứng suất trung bình thực tế đáy móng khối quy ước: σ tbtc = P + Qm 66440 + 82330.38 tc = = 176.59 kN/m < R 842.47 Fm Ứng suất gây lún: σ gl = σ tbtc − γtb hm = 176.59 − 6.52 * 15 = 78.79 kN/m Tải trọng phân bố theo luật 2:1 Phương trình phân bố ứng suất khối móng quy ước xác định sau: σ zi = σ gl Dm2 (Dm + z )2 Vùng chịu nén xác định kể từ đáy móng khối quy ước đến độ sâu z thỏa điều kiện: σzi ≤ 0.2σbt - 104 Kết xác định ứng suất theo độ sâu z từ mũi cọc trở xuống trình bày bảng sau: z σbt = γ’(h + z) 97.8 117.4 137 156.6 176.2 195.8 215.4 10 12 σ zi = σ gl Dm2 ( D m + z )2 78.79 69.98 62.57 56.28 50.89 46.25 42.21 Do đó: 0.8 2.(78.79/2 + 69.98 + 62.57 + 56.28 + 50.89 + 46.25 + 42.21/2) 5210 Δh2 = = 0.1064m = 10.64cm Với khoảng cách cọc c = 0.9m tổng độ lún ổn định Δh đất sau gia cố cọc xi măng là: Δh = ∆h1 + ∆h2 = 21.50 + 10.64 = 32.14cm < Sgh = 40cm Tính toán tương tự cho trường hợp lại Kết tính toán độ lún nhóm cọc đất xi măng phụ thuộc vào khoảng cách cọc trình bày bảng sau: Bảng 5.10 Kết tính lún theo khoảng cách cọc đất xi măng Khoảng cách cọc c (m) a= Acol c2 Độ lún Δh (cm) c = 0.9 c = 1.2 c = 1.4 0.349 0.196 0.144 32.14 44.53 52.95 Nhận xét: Theo TCXD 205: 1998 trị số độ lún giới hạn công trình Silô bồn chứa dầu Sgh = 40cm Do đó, ta chọn khoảng cách thích hợp cọc đất xi măng bố trí theo lưới ô vuông c = 0.9m = 1.5d (với d: đường kính cọc đất xi măng) Với khoảng cách cọc c = 1.2m, c = 1.4m độ lún vượt giới hạn cho phép cần phải tiến hành gia tải trước để làm giảm lún trước chất tải công trình Thời gian gia tải chiều cao gia tải tính toán tương tự phần - 105 5.6 TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Cho bồn dầu 5000m3 5.6.1 Chọn sơ kích thước cọc, loại cọc chiều sâu đặt đài cọc Chọn kích thước cọc loại cọc: - Chọn giải pháp móng cọc BTCT thi công phương pháp đóng - Căn vào điều kiện địa chất, lớp đất khảo sát, chọn lớp đất thứ lớp đất chứa mũi cọc - Chọn chiều dài cọc 22 m, đoạn dài 11 m - Chọn tiết diện cọc vuông cạnh cọc 35x35 cm - Bê tông cọc mác 300 - Cốt thép cọc 8φ18 D SILÔ q L = 22m -1.5 Cọc BTCT 35x35 Hình 5.4 Sơ đồ cọc bê tông cốt thép 5.6.2 Xác định sức chịu tải cọc - Diện tích tiết diện ngang cọc F = 0.35 x 0.35 = 0.1225 m2 - Bê tông cọc #300, Rn = 130 kG/cm2, cọc ngàm vào đài 10 cm - Chu vi coïc: u = x 0.35 = 1.4 m - Chiều dài cọc L = 22 m - 106 - Thép dọc cọc 8φ18, thép AII, Rct = 2700 kG/cm2 - Diện tích cốt thép cọc: Fct = 15.98 cm2 - Mực nước ngầm nằm độ sâu -1.5 m a Xác định sức chịu tải cọc theo điều kiện vật liệu làm cọc Pvl = kv m(Rn F + Rct Fct ) = 0.7(130 x 1225 + 2700 x 15.98) = 141677.2 kG = 1416.77 kN Trong đó: kv: hệ số đồng vật liệu cọc, lấy m: hệ số điều kiện làm việc lấy 0.7 Rn, Rct: cường độ chịu nén bê tông cốt thép F, Fct: diện tích tiết diện ngang cọc cốt thép b Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất Theo TCXD 205 – 1998: Qu = As f s + A p q p = Qp Qs + FS s FS p Trong đó: Qs: ma sát bên tác dụng lên cọc Qp: sức chịu tải đất mũi cọc FSs: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs = FSp: hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, FSp = - Tính Qs: Qs = u ∑ li f si Với: - u: chu vi coïc u =1.4 m - f si = ci + σ ' hi tgφi = ci + σ ' vi (1 − sin φi )tgφi , trường hợp ta không xét đến ma sát âm để tính toán an toàn nên lớp ta xem bỏ qua không kể ma sát thành vào Kết tính toán sau: Lớp Ch sâu (m) 2.5 14 23.4 γ' φi Ch dày Ci (kN/m ) (độ) (m) 26.7 12.33 8.72 11.5 8.8 3.47 5.75 9.4 25.2 16.48 9.8 ∑ li x fsi (kN/m) = ∑γ’i.hi fsi li x fsi 2 (kN/m ) (kN/m ) (kN/m) 32.11 32.22 32.22 69.53 148.65 56.7 532.98 565.2 - 107 - ⇒ Qs = 791.28 kN - Tính Qp: Qp = Ap x qp - Ap = 0.1225m2 - q p = c.N c + σ ' v N q + γ'.d p N γ , với Nc, Nq, Nγ tra bảng phụ thuộc vào ϕ = 16.48o Sau lập bảng tính ta nhận kết sau đây: Nq Nc Nγ 4.56 11.98 3.29 γ' c ) (kN/m (kN/m ) 25.2 9.8 σ'vp (kN/m2) 194.72 qp (kN/m2) 1201.1 Qp (kN) 147.13 Vậy: Sức chịu tải cho phép cọc đơn: Qa = Qs/2 + Qp/3 = 444.68 (kN) So saùnh giá trị sức chịu tải cọc chọn giá trị nhỏ giá trị đưa vào tính toán có giá trị: Chọn Qtk = min(Qvl, Qcđ) = 444.68 kN 5.6.3 Xác định sơ số lượng cọc kích thước đài cọc a Sơ chọn kích thước đài cọc Giả sử bố trí cọc với khoảng cách 4d với sức chịu tải cọc 444.68 kN ứng suất trung bình đáy đài phản lực đầu cọc gây là: σ tb = Qa (4d ) = 444.68 (4 x0.35) 2 = 226.87 kN/m Diện tích đáy đài cọc xác định sơ bộ: Fđ = N tt 66440 = = 337.46 m σ tb − γtb h 226.87 − 20 * 1.5 Trọng lượng sơ đài đất phủ đài cọc: Qđ = 1.1*337.46*1.5*20 = 11136.18 kN Tải trọng tính toán sơ hệ móng cọc: Ptt = Ntt + Qđ = 66440 + 11136.18 = 77576.18 kN b Tính số lượng cọc yêu cầu chọn số lượng cọc hợp lý Số lượng cọc cần thiết: nc = μ P tt 77576.18 = 1.1x = 191.89 444.68 Qa Chọn số lượng cọc là: 200 cọc c Bố trí cọc móng - 108 Bố trí cọc móng theo vành tròn, với khoảng cách cọc 1.6m, bố trí theo vành tròn 25.6 Hình 5.5 Mặt bố trí cọc bê tông cốt thép 5.6.4 Kiểm tra tải trọng tác dụng cọc a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Trọng lượng tính toán đài đất phủ đài cọc: Qñ = 1.1 x 3.14 x (25.6/2)2 x 20 x 1.5 = 16977 kN Tải trọng tổng cộng mặt phẳng đáy đài: Ptt = Ntt + Qđ = 66440 + 16977 = 83417 kN Tải trọng tác dụng lên cọc hàng cọc biên: Q tt max,min Ptt M tt x max = ± = 417.08 kN nc ∑ xi2 tt Qmax = 417.08 kN < Qa = 444.68 kN b Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đất Có: ϕ tbtc = ∑ ϕ l ∑l tc i i i = 12.33x1 + 3.47 x11.5 + 16.48 * 9.4 = 9.46 độ + 11.5 + 9.4 - 109 Đường kính đáy móng khối quy ước: Dm = D + 2.l.tg φtbtc 9.46 = 25.6 + x 21.9 xtg = 27.4 m 4 Diện tích đáy móng khối quy ước: Dm2 Fm = π = 589.35 m2 Trọng lượng đất khối móng quy ước: Q đ = Fm ∑ γi l i =589.35 x(8.72 x1 + 5.75 x11.5 + 9.8 x9.4) = 98400.82 kN Trọng lượng thể tích trung bình tính từ mũi cọc trở lên: γtb = Qđ 98400.82 = = 7.58 kN/m Fm hm 589.35 x 22 Thể tích đài cọc, đất đài cọc móng khối quy ước: 25.6 Vc = πx x1.5 + 0.35 x 21.9 x 200 = 1308.23 m3 Theå tích đất móng khối quy ước: Vđ = 589.35 x 23.4 – 1308.23 = 12482.56 m3 Trọng lượng tiêu chuẩn móng khối quy ước: Qm = 1308.23 x 20 + 12482.56 x 7.58 = 120782.4 kN Xác định áp lực tiêu chuẩn lên đất thiên nhiên khối móng quy ước mặt phẳng mũi cọc: ( R tc = m Abγ + Bhγ + Dc tc ) Với φtc = 16.48o tra bảng ta coù: A = 0.37; B = 2.5; D = 5.06 m = 1; b = Dm = 27.4 m; h = 23.4 m γ1 = 7.58 kN/m3 ; γ2 = 9.8 kN/m3; ctc = 25.2 kN/m2 Vaäy: Rtc = 670.29 kN/m2 Ứng suất trung bình thực tế đáy móng khối quy ước: σ tbtc = P + Qm 66440 + 120782.4 tc = = 317.67 kN/m < R Fm 589.35 5.6.5 Kiểm tra độ lún móng cọc: Độ lún móng cọc xác định theo phương pháp cộng lún lớp theo công thức (4.10) nhö sau: - 110 n S =∑ i βi hi σ zi E 0i p lực gây lún: σ gl = σ tbtc − γtb hm = 317.67 − 7.58 x 23.4 = 140.3 kN/m Kết xác định ứng suất theo độ sâu z tính từ mũi cọc trở xuống trình bày bảng ñaây: z 10 12 14 16 18 Rm/z 6.85 3.425 2.283 1.712 1.370 1.142 0.978 0.856 0.761 ktr 0.9968 0.9779 0.9361 0.8683 0.7871 0.7148 0.6158 0.5545 0.4853 σbt = γ'(h + z) 177.37 196.97 216.57 236.17 255.77 275.37 294.97 314.57 334.17 353.77 σzi = ktr.σgl 140.3 139.85 137.19 131.33 121.82 110.43 100.28 86.39 77.79 68.08 Do đó: S= 0.8 (140.3/2 + 139.85 + 137.19 + 131.33 + 121.82 + 110.43 + 100.28 + 5210 86.39 + 77.79 + 68.08/2) = 0.3099m = 30.99cm < Sgh = 40cm Theo TCXD 205: 1998 trị số độ lún giới hạn công trình Silô bồn chứa dầu Sgh = 40cm 5.6.6 Xét ảnh hưởng công trình Silô kế bên lên công trình Silô hữu Bài toán đặt sau công trình đưa vào sử dụng, điều kiện mở rộng có nhiều công trình Silô xây dựng thêm Xét trường hợp có công trình Silô bồn dầu xây dựng kế bên công trình Silô bồn dầu tính Công trình bồn dầu có dung tích 5000m3 đặt cách mép bồn dầu hữu 4m Vì đất móng công trình yếu, ảnh hưởng tượng chồng ứng suất móng kế bên làm đất yếu công trình Silô hữu bị lún xuống gây ma sát âm tác dụng lên cọc nằm vùng chịu ảnh hưởng - 111 - Bồn dầu 5000m3 Bồn dầu hữu 5000m3 f+ f- p = 113.2kN/m2 f- Đường đồng ứng suất 0.2p Đường đồng ứng suất 0.1p Hình 5.6 Sơ đồ ảnh hưởng vùng chập ứng suất a Xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm Chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm xác định theo công thức (3.44) sau: z = 0.71L, L chiều dày lớp đất yếu bên móng xét Độ sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm là: z = 0.71L = 0.71 x 11.5 = 8.2m b Tính toán sức chịu tải cọc có xét đến ma sát âm Tính sức chịu tải cọc trường hợp tương tự trường hợp ảnh hưởng ma sát âm, khác giá trị ma sát thành bên Qs chiều dài cọc chịu ma sát dương ngắn lại phần cọc bị ảnh hưởng lực ma sát âm tác dụng vào Qa = Qp Qs + FS s FS p Tính Qs: Qs = u.∑ f si li Trong đó: u: chu vi coïc, u = 0.35 x = 1.4m fsi: ma sát bên lớp đất thứ i f si = ci + σ ' vi (1 − sin φi )tgφi - 112 Kết tính toán sau: Lớp 2-msa 2-msd Ch sâu Ch dày Ci φi (m) (m) (kN/m ) (độ) 2.5 26.7 12.33 10.7 8.2 8.8 3.47 14 3.3 8.8 3.47 23.4 9.4 25.2 16.48 ∑ li x fsi (kN/m) = ∑γ’i.hi fsi li x fsi 2 (kN/m ) (kN/m ) (kN/m) 8.72 32.11 32.22 32.22 5.75 60.04 12.22 100.20 5.75 93.10 14.1 46.53 9.8 148.65 56.7 532.98 447.09 γ' ⇒ Qs = 625.93 kN - Tính Qp: Qp = Ap x qp Sức chịu tải đất mũi cọc Qp giống trường hợp không bị ảnh hưởng ma sát âm, Qp = 147.13 (kN) Vậy: Sức chịu tải cho phép cọc đơn có xét đến ma sát aâm Qa = Qs/2 + Qp/3 = 362 (kN) c Tính toán lực ma sát âm lớn Lnf Pnf = u ∫ f s dz ⎡ ⎛ γ.Lnf Pnf = u.Lnf ⎢ci + K s tgφi ⎜⎜ ⎝ ⎣⎢ ⎞⎤ ⎟⎟⎥ ⎠⎦⎥ Trong đó: Lnf: chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm – vị trí trung hòa ci: lực dính cọc đất φi: góc ma sát cọc đất Lớp 2-msa Ch sâu Ch dày Ci φi (m) (m) (kN/m ) (độ) 2.5 26.7 12.33 10.7 8.2 8.8 3.47 γ' 8.72 5.75 ∑γ’i.hi fsi li x fsi 2 (kN/m ) (kN/m ) (kN/m) 32.11 32.22 32.22 60.04 12.22 100.20 ⇒ Pnf = 185.38 (kN) d Kết luận kiến nghị Kết luận: - Sức chịu tải cọc không ảnh hưởng ma sát âm: Qa = 444.68 (kN) - Sức chịu tải cọc xét ảnh hưởng ma sát âm: Qa = 362 (kN) - Lực ma sát âm tác dụng vào cọc: Qmsa = Pnf = 185.38 (kN) - 113 Từ kết ta nhận thấy, tính toán cọc có xét đến ảnh hưởng ma sát âm sức chịu tải cọc giảm lượng: ΔQa = 444.68 − 362 100% = 18.59% 444.68 Do đó, thực tế tính toán cần phải tính sức chịu tải cọc có kể đến ma sát âm tác dụng vào cọc (nếu có) Kiến nghị: Để phòng ngừa trường hợp cọc công trình Silô hữu bị ma sát âm ảnh hưởng tải trọng công trình Silô kế bên tác giả đề nghị số biện pháp sau: - Nếu quỹ đất dự trữ công trình nhiều, xây dựng công trình Silô kế bên công trình Silô hữu phải tính toán khoảng cách hai công trình nhằm đảm bảo không bị ảnh hưởng tượng chồng ứng suất Theo sơ đồ hình 3.2 chương 3, ta có chiều ngang nửa vùng hoạt động theo phương ngang x 0.9B, với B đường kính móng tròn Như vậy, xây dựng công trình Silô tác giả kiến nghị khoảng cách hai mép Silô cũ là: L = 0.4B (B = D: đường kính móng công trình Silô mới) móng công trình Silô hữu không bị ảnh hưởng Trong toán vừa tính thì: L = 0.4 x 25.6 = 10.24m - Trong trường hợp khoảng cách hai móng Silô không đảm bảo trường hợp vừa nêu xây dựng công trình Silô phải đánh giá khả ảnh hưởng tải trọng công trình lên công trình hữu có biện pháp đóng cọc ngăn ma sát âm hai móng công trình 5.7 KẾT LUẬN Từ kết tính toán cho công trình Silô ven sông đất yếu ta nhận thấy rằng: Hiệu việc xử lý bấc thấm kết hợp với gia tải trước công trình Silô bồn chứa dầu công trình tương tự có tải trọng từ 80 ÷ 100 kN/m2 Đối với đất yếu có chiều dày lớp đất yếu từ 20m trở xuống khu vực khảo sát sử dụng giải pháp cọc xi măng đất với khoảng cách cọc c = 0.9m giải pháp đạt hiệu cao làm tăng sức chịu tải đất đáng kể, giải pháp cho phép tải trọng tối đa công trình 199.79 kN/m2 Đối với phương án móng cọc bê tông cốt thép: tính toán phương án móng cần ý đến ma sát âm tác dụng lên cọc làm ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc cách đáng kể - 114 - CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 NHẬN XÉT & KẾT LUẬN Các nội dung nghiên cứu từ chương đến chương cho phép ta rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau: Địa chất khu vực Tiền Giang có cấu trúc phức tạp, không đồng nhất, lớp đất tốt nằm xen kẹp lớp đất yếu Các lớp đất yếu có tính biến dạng cao, khả chịu tải thấp, độ ẩm cao (60% - 70%), dày khoảng 11.5m sở cho thấy đất cần phải xử lý (bấc thấm kết hợp với gia tải trước, cọc xi măng đất…) trước xây dựng công trình Về giải pháp bấc thấm kết hợp với gia tải trước Giá trị sức chống cắt đất sau xử lý bấc thấm tăng lên đáng kể (cc = (1.5 ÷ 2)cđ; φc = 1.5φđ) Độ lún lại sau gia cố bấc thấm kết hợp với gia tải trước tháng 25cm, sức chịu tải tăng lên đáng kể 99.22 kN/m2 Phương pháp tính toán theo phần tử hữu hạn cho thấy biến dạng đứng trình gia tải có chuyển vị ngang (0.23m) cần phải có biện pháp giữ ổn định cho giai đoạn thi công Do đặc điểm, cấu tạo địa chất đất sét yếu ven sông khu vực đồng sông Cửu Long nói chung khu vực Tiền Giang nói riêng, khả cải thiện mức độ chịu lực, độ bền đất có giới hạn, theo tính toán tác giả luận văn theo kinh nghiệm, kiến nghị tải trọng an toàn sau gia tải 80 ÷ 100 kN/m2 Đối với công trình có lớp san lấp lớn, kiến nghị nên sử dụng phương pháp gia cố bấc thấm, giảm tối đa thời gian chi phí kết hợp lớp đất san lấp làm lớp gia tải trước Về giải pháp cọc xi măng đất Giải pháp cọc xi măng đất phù hợp cho công trình móng diện truyền tải rộng, tải trọng công trình không lớn chiều dày lớp đất yếu không lớn (