Giải pháp xây dựng công trình trên đất yếu trong Sách hướng dẫn Vật lý đại cương (A1)

Đất đắp

Đặc điểm của đất đắp là phân bố đứt đoạn và có thành phần không thuần nhất. Nhìn chung, các loại đất đắp hầu hết đều phải có biện pháp xử lý trước khi xây dựng.

CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

• LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU
• THIẾT KẾ GIẰNG MểNG VÀ GIẰNG TƯỜNG
• CHỌN LOẠI MểNG VÀ CHIỀU SÂU CHễN MểNG

- Vị trí của các giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng của công trình (cụng trỡnh cú thể bị vồng lờn hoặc vừng xuống :. • Bố trí ở phía trên hoặc phía dưới của tường. • Giằng tường có thể bố trí ở cao trình ngăn giữa các tầng nhà, lanh tô cửa sổ…. - Để đảm bảo độ cứng không gian, giằng nên được bố trí liên tục trên suốt các tường hoặc phần móng bên dưới để tạo thành khung kín khoâng gian. Kích thước và số lượng giằng có thể xác định dựa vào tính chất không đồng đều của nền đất và đặc tính làm việc của kết cấu công trình :. - Khi cốt thép bố trí 1 hàng, chiều dày giằng không nhỏ hơn 75mm. Khi giằng trong tường gạch cốt thép đường kính 6-8mm, cách khoảng 3-6 hàng gạch bố trí 1 lớp. Chiều dày mạch thường từ 3-4cm. Mác vữa không nhỏ hơn 75. Nếu dùng các giằng đúc sẵn thì các mối nối phải có mác bê tông ≥ mác của giằng. Để tính toán cốt thép cho giằng có thể sử dụng 1 trong 2 phương pháp sau :. 2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản. Cơ sở tính toán :. Giả thiết cơ bản của PP này là tường dọc của nhà được xem như 1 dầm đặt trên nền đất có độ cứng thay đổi. Tính nén không đều của nền đất được đặc trưng bằng sự thay đổi trị số modun biến dạng E0 của đất tại các điểm dọc theo chiều dài của nhà. Nội lực trong giằng có thể tính toán đơn giản như sau : - Moment uốn lớn nhất :. E0max : modun biến dạng lớn nhất của nền đất ở dướùi hai đầu tường nhà. E0min : modun biến dạng nhỏ nhất của nền đất ở dướùi hai đầu tường nhà. q : tải trọng của tường nhà hoặc công trình được xem là phân bố đều. L : chiều dài của tường nhà hoặc công trình. J : moment quán tính tiết diện tường có xét đến sự giảm yếu của các lỗ cửa. Diện tích cốt thép cần thiết trong giằng được tính như sau :. Mmax :moment uốn lớn nhất tính theo công thức 2.2. Rct :giới hạn chảy của cốt thép. Ưùng suất tiếp trong khối tường xây do lực cắt gây nên :. Trong đó Fn : diện tích tiết diện nguyên của móng và các giằng giữa các tầng nhà của khối xây. Trị số ứng suất tiếp τ tính theo công thức 2.10 trong mọi trường hợp khụng nờn vượùt quỏ 2,5 kG/cm2. Nếu trị số fo tớnh toỏn theo cụng thức 2.6 không vượt quá các trị số giới hạn cho trong bảng 2.1 thì cho phép không phải bố trí các giằng tường. 2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp của B.I. Đalmatov, dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều q của tường, biểu đồ ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng theo hướng dọc sẽ có một trong những dạng như hình 2.5a,b. Hình 2.5 Các dạng biểu đồ ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng : a) khi tường nhà bị uốn cong lên, b) khi tường nhà bị uốn cong xuống, c) biểu đồ ứng suất tiếp xúc tính toán trong trường. Trị ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng và diện tích cốt thép cần thiết Fct. ymax : độ vừng lớn nhất. ∆S : độ không đồng đều tương đối của biến dạng nền. Smac, Smin : độ chênh của biến dạng nền, xác định theo tính toán độ lún;. bt : chiều dày tương đương của tường có xét đến sự giảm yếu do cửa số. Ek : modun biến dạng lâu dài của khối xây. ϕt : đặc trưng từ biến, xác định bằng thực nghiệm hoặc có thể lấy gần đúng bằng cách căn cứ vào kết cấu của tường, theo bảng 2.3. Kết cấu tường ϕt. Tường panen lớn Tường khối lớn Tường gạch, đá vụn. - Nếu tường có khả năng bị uốn cong lên theo chiều dọc thì lấy H từ đáy móng đến giằng trên cùng. - Nếu tường có bị uốn cong xuống thì lấy H từ mái hắt đến giằng dưới cuứng. mk và mct : hệ số điều kiện làm việc của khối xây tường và của cốt theùp. Rct : giới hạn chảy của cốt thép. Khi có nhiều giằng bố trí trên chiều cao của tường, nếu giả thiết diện tích tiết diện cốt thép trong mỗi giằng đều như nhau thì tính như sau :. Các loại giằng tường và giằng móng trong thực tế thường được thiết kế theo sơ đồ trong hình 2.6 và 2.7 dưới đây. Hình 2.6 Bố trí cốt thép trong giằng tường : a,b,c) Giaèng BTCT, d) giaèng coát theùp. Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy… đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng, độ sâu chôn móng, biện pháp thi công móng… Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang.

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN

ĐỆM CÁT

Trường hợp không có nước ngầm, cát được đổ từng lớp dày khoảng 20cm, làm chặt bằng đầm lăn, đầm rung… khi có nước ngầm cao, phải có biện pháp hạ mực nước ngầm hoặc dùng biện pháp thi công trong nước. - Xác định cường độ tính toán quy ước của cát làm đệm (theo công thức quy đổi của quy phạm). - Xác định diện tích đế móng và xác định kích thước móng. - Xác định chiều dày của đệm cát : để đơn giản, chiều dày thường được chọn trước sau đó kiểm tra lại, nếu không đạt có thể tăng chiều dày đệm, nhưng đệm không nên dày quá 3m, lúc này có thể chuyển sang phương án móng khác).

CỌC CÁT

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình và tải trọng tác dụng, phân tích để lựa chọn phương án, từ đó chọn độ sâu chôn móng (độ sâu này có thể điều chỉnh trong quá trình tính toán chi tiết). - Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc.

CỌC XI MĂNG TRỘN ĐẤT

Phương pháp xử lý bằng cọc đất - xi măng khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống lưới có đường kính thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cột được thiết kế và các xi lô chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm2. Việc thiết kế móng mềm trên các khu vực đất yếu cho các công trình lớn cho phép chuyển vị lún lâu dài cần phải kết hợp phương pháp xử lý móng bằng cọc đất – xi măng với chất tải nén trước.

NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH

+ Dùng áp lực nén trước lớn hơn tải trọng công trình (khoảng 20%) để tăng nhanh quá trình cố kết, không nên chọn quá lớn sẽ làm cho nền đất bị phá hoại. - Chất tải trọng nén trước ngay trên mặt đất, tại vị trí sẽ xây móng, đợi một thời gian theo yêu cầu để độ lún ổn định, sau đó dỡ tải và đào hố thi công móng.

GIẾNG CÁT

Cần tiến hành theo dừi, quan trắc độ lỳn để xem độ lỳn cú đạt yờu cầu không, nếu không đạt cần có biện pháp tích cực hơn để nước tiếp tục thoát ra. Khoảng cách giữa các giếng cát : Khoảng cách giữa các giếng cát phụ thuộc vào đường kính giếng cát cũng như tốc độ cố kết của nền đất.

NGUYấN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MểNG CỌC

THIẾT KẾ MểNG CỌC KHOAN NHỒI

• Thiết kế móng cọc khoan nhồi

+ Giá thành cao hơn so với các phương án cọc đóng và cọc ép khi xây dựng các công trình thấp tầng (theo thống kê : khi công trình dưới 12 tầng giá thành phương án cọc khoan nhồi có thể cao hơn 2 - 2,5 lần so với phương án khác – nhưng khi xây dựng nhà cao tầng hay các cầu lớn, thì phương án cọc khoan nhồi lại hợp lý hơn). • Mũi khoan gắn kim loại rắn hoặc bánh xe quay : Những loại này thờng dùng khi khoan qua lớp đá cứng hoặc quá trình khoan gặp phải lớp nhiều cuội sỏi trầm tích lửng lơ (trầm tích đáy ao hồ) thành dạng thấu kính cha đến độ sâu.

THIẾT KẾ MểNG CỌC BARET

• Khái niệm
• Khảo sát địa chất cho thiết kế và thi công móng cọc barét
• Sức chịu tải của cọc baret
• Thiết kế cọc baret

• Bê tông độ sụt thấp quá (khô quá): Có thể sử dụng phụ gia hóa dẻo tại chỗ, nhng chỉ nên cho phép nhà thầu sử dụng cùng một loại phụ gia đã dùng tại trạm trộn, tuy nhiên tổng lợng dùng phải đảm bảo không vợt quá liều lợng max của loại phụ gia đó. Cọc barét thường dùng cho các công trình cao tầng (nhà cao trên 40m, cầu vượt cầu dẫn) có M,N và Q lớn, thông thường cọc barét bố trí thép suốt theo chiều dài cọc.

TƯỜNG TRONG ĐẤT (TƯỜNG CỪ - TƯỜNG CỌC BẢN)

Những đợt chống đỡ này là những thanh thép hình chữ I, U không nhỏ, tạo thành khung kín khắp bên trong tiết diện hố đào, có các thanh chéo ở góc và các thanh văng ngang có tăng đơ để ép chặt ván cừ thành vào đất. Cừ bê tông cốt thép đợc thuận lợi là nếu để lại tờng sẽ sử dụng ngay làm tờng tầng hầm, chỉ cần bọc thêm cho chiều dày từ 100 ~ 150 mm bê tông sau khi thi công lớp chống thấm sẽ giảm đợc chi phí cho thi công tờng tầng hầm.

CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG

• MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT
• KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CễNG MểNG CỌC
• KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG
• XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM

Thông thường trong thực tế xây dựng, để đảm bảo độ tin cậy của các số liệu khảo sát địa chất công trình, chúng ta phải tiến hành khoan đào ở nhiều điểm khác nhau với số lượng mẫu thí nghiệm đáp ứng theo quy định ở các phần trên đây. Để đảm bảo độ chính xác và mức độ tin cậy của các chỉ tiêu, tính chất của đất, tùy thuộc vào mức độ nghiên cứu và giai đoạn khảo sát, loại công trình và cấp công trình, … cần phải tiến hành một số lượng thí nghiệm nhất định để xác định các chỉ tiêu cho phù hợp.