1. Địa tầng:
Theo kết quả khảo sỏt thỡ đất nền gồm cỏc lớp đất khỏc nhau. Do độ dốc cỏc lớp nhỏ, chiều dày khỏ đồng đều nờn một cỏch gần đỳng cú thể xem nền đất tại mọi điểm của cụng trỡnh cú chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất điển hỡnh (Hỡnh vẽ).
Địa tầng được phõn chia theo thứ tự từ trờn xuống dưới nh sau:
Cấu tạo địa tầng và cỏc chỉ tiờu cơ lý:
Lớp Tờn đất γtn (KN/m3) γh (KN/m3) W (%) WL (%) WP (%) k (m/s) N30 ϕ (°) CII (KP a) a (MPa-1) E (MPa ) 1 Đất lấp 15,8 - - - - 2 Sột pha 18.5 26 15 24 11,5 2,3.10-8 20 24 12 0,04 22 3 Sột pha 18,5 26,8 31,2 36 22 2,5.10-8 8 16 10 0,12 10 4 Cỏt pha 19,2 26,5 20 24 18 2,1.10-7 15 18 25 0,09 14 5 Cỏt bụi 19 26,5 26 - - 3,1.10-6 38 30 - 0,13 10 6 Cỏt hạt trung 19,2 26,5 18 - - 3,5.10 -4 58 35 1 0,04 31 7 Cuội sỏi 20,1 26,4 16 - - 2.10-4 >100 38 2 0,03 50
2. Điều kiện địa chất:
1. Lớp đất 1: lớp đất lấp.
Phõn bố mặt trờn toàn bộ khu vực khảo sỏt. Lớp cú bề dày 1,2 m; thành phần cấu tạo của lớp này gồm đất trồng trọt, xỏc hữu cơ lẫn than bựn. Là lớp đất yếu và khỏ phức tạp, độ nộn chặt chưa ổn định. Vỡ vậy khi thiết kế thi cụng tầng hầm cần phải vột bỏ đi.
2. Lớp đất 2: sột pha, cú chiều dày 4,5m.
- Kết quả thớ nghiệm SPT : N= 20 bỳa/30cm - Độ sệt: IL = = = 0,28 0,25 < IL = 0,28 < 0,5 → đất ở trạng thỏi dẻo cứng - Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,616 < 1 - Tư trọng: ∆= = = 2,6 - Trọng lượng riờng đẩy nổi:
γđn = = = 9,9KN/m3
- Hệ số nộn lỳn:a = 0,04 MPa-1 < 0,05 MPa-1 → Sột pha cú khả năng chịu nộn tốt
- Môđun biến dạng: E = 22 Mpa > 5MPa
KL: Lớp 2 là sột pha dẻo cứng cú khả năng chịu tải lớn, tớnh năng xõy dựng tốt, tuy nhiờn với cụng trỡnh cao tầng thỡ chiều dày lớp đất khỏ mỏng khụng thớch hợp làm nền múng.
3. Lớp đất 3: sột pha, chiều dày 4,8m.
- Kết quả thớ nghiệm SPT : N= 8 bỳa/30cm - Độ sệt: IL = = = 0,657 0,5 < IL = 0,657 < 0,75 → đất ở trạng thỏi dẻo mềm 1 2 3 4 5 6 7 N = 20. N = 10. ctn N = 15. N = 38. N = 58. ±0.00 12 00 45 00 48 00 74 00 11 80 0 88 00 24 00 N > 100.
- Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,9 < 1 - Tư trọng: ∆= = = 2,68
- Trọng lượng riờng đẩy nổi: γđn = = = 8,842 KN/m3
- Hệ số nộn lỳn: 0,05 MPa-1 <a = 0,12 MPa-1 < 0,5 MPa-1 → sột pha cú khả năng chịu nộn tương đối yếu.
- Môđun biến dạng: E = 10 Mpa > 5MPa
KL: Lớp 3 là sột pha dẻo mềm cú khả năng chịu tải yếu, tớnh năng xõy dựng yếu, biến dạng lỳn lớn. Do đú khụng thể làm nền cho cụng trỡnh được.
4. Lớp đất 4: cỏt pha, cú chiều dày 7,4 m .
- Kết quả thớ nghiệm SPT : N= 15 bỳa/30cm
- Độ sệt: IL = = = 0,333
0 < IL = 0,333 < 1→ cỏt pha ở trạng thỏi dẻo
- Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,6563 < 0,7 - Tư trọng: ∆= = = 2,65
- Trọng lượng riờng đẩy nổi: γđn = = = 9,962 KN/m3
- Hệ số nộn lỳn: 0,05 MPa-1 <a = 0,09 MPa-1 < 0,5 MPa-1 → Cỏt pha cú khả năng chịu nộn trung bỡnh.
- Môđun biến dạng: E = 14 Mpa > 5MPa
KL: Lớp 4 là cỏt pha dẻo cú khả năng chịu tải trung bỡnh, tớnh năng xõy dựng trung bỡnh, biến dạng lỳn trung bỡnh, chiều dày lớp đất khỏ lớn (8m). Do đú khụng thể làm nền cho cụng trỡnh được.
5. Lớp đất 5: cỏt bụi, chiều dày 11,8m. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kết quả thớ nghiệm SPT : N= 38 bỳa/30 cm
- Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,7574 0,6 < e = 0,7574 < 0,8 → cỏt ở trạng thỏi chặt vừa. - Tư trọng: ∆= = = 2,65
- Trọng lượng riờng đẩy nổi: γđn = = = 9,389 KN/m3
- Hệ số nộn lỳn: 0,05 MPa-1 < a= 0,13 MPa-1 < 0,5 MPa-1 → Cỏt bụi cú khả năng chịu nộn tương đối yếu.
- Môđun biến dạng: E = 10 MPa > 5MPa
KL: Lớp 5 là lớp cỏt bụi chặt vừa cú khả năng chịu tải yếu, tớnh năng xõy dựng yếu, biến dạng lỳn lớn, chiều dày lớn (10,4m). Do đú khụng thể làm nền cho cụng trỡnh được.
6. Lớp đất 6: cỏt hạt trung, chiều dày 8,8 m.
- Kết quả thớ nghiệm SPT : N= 58 bỳa/30 cm
- Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,629 0,6 < e = 0,629 < 0,75 → cỏt ở trạng thỏi chặt vừa. - Tư trọng: ∆= = = 2,65
- Trọng lượng riờng đẩy nổi: γđn = = = 10,13 KN/m3
- Hệ số nộn lỳn: a= 0,04 MPa-1 < 0,05 MPa-1 → Cỏt hạt trung cú khả năng chịu nộn tốt.
- Môđun biến dạng: E = 31 MPa > 5MPa
KL: Lớp 6 là lớp cỏt hạt trung chặt vừa cú khả năng chịu tải khỏ lớn, tớnh năng xõy dựng tốt, biến dạng lỳn nhỏ, chiều dày khỏ lớn (8,6m). Do đú cú thể làm nền cho cụng trỡnh được.
7. Lớp đất 7: cỏt thụ lẫn cuội sỏi, chiều dày h=21,5m.
- Kết quả thớ nghiệm SPT :
N= >100 bỳa/30 cm
- Hệ số rỗng: e = -1 = -1 = 0,5236
e = 0,5236 < 0,55 → cỏt thụ lẫn cuội sỏi ở trạng thỏi chặt. - Tư trọng: ∆= = = 2,64
- Trọng lượng riờng đẩy nổi: γđn = = = 10,764 KN/m3 - Hệ số nộn lỳn: a = 0,03 MPa-1< 0,05 MPa-1 → cuội sỏi cú khả năng chịu nộn tốt. - Môđun biến dạng: E = 50 MPa >> 5MPa
KL: Lớp 7 là lớp cỏt thụ lẫn cuội sỏi chặt, cú khả năng chịu tải lớn, tớnh năng xõy dựng tốt, biến dạng lỳn nhỏ, chiều dày lớp đất lớn (21,5m) và chưa kết thỳc trong phạm vi lỗ khoan 60m. Do đú đỏng tin cậy làm nền cho cỏc cụng trỡnh cao tầng.
3. Đỏnh giỏ điều kiện địa chất thủ văn:
Nước ngầm ở khu vực qua khảo sỏt nhận dao động tuỳ theo mựa. Mực nước tĩnh mà ta quan sỏt thấy nằm khỏ sõu, cỏch mặt đất (cốt thiờn nhiờn) -5 m. Nếu thi cụng múng sõu, nước ngầm ớt ảnh hưởng đến cụng trỡnh. Khi thi cụng tầng hầm ở cao độ –2,25 m so với cốt thiờn nhiờn (-3,0m so với cốt 0,00) khỏ thuận lợi, khụng cần cú phương ỏn thỏo khụ hố múng, trỏnh thiệt hại cho cụng trỡnh.
4. Lựa chọn giải phỏp nền múng:
Cỏc lớp đất ở phần trờn như lớp 1 (đất lấp), 2 (Sột pha dẻo cứng), 3 (Sột pha dẻo mềm), 4 (cỏt pha dẻo), 5 (Cỏt bụi chặt vừa) đều là lớp đất yếu, khả năng chịu nộn lỳn yếu và khụng ổn định về tớnh chất cơ lý và bề dày. Chỉ cú hai lớp 6 (cỏt hạt trung chặt vừa) và 7 (cỏt thụ lẫn cuội sỏi chặt) là cỏc lớp đất tốt, nhất là lớp 7. Cụng trỡnh cú một tầng hầm, cốt sàn tầng hầm cỏch mặt đất khụng lớn (-2,25m) do đú lượng giảm tải trọng lờn đất do đào đất tầng hầm khụng đỏng kể. Với quy mụ và tải trọng cụng trỡnh như vậy giải phỏp múng sõu (múng cọc) là hợp lý hơn cả. Mũi cọc sẽ được ngàm vào lớp 6 hoặc 7. Chiều dài tự do của cọc lớn vỡ vậy việc tăng chiều sõu hạ cọc làm giảm tổng khối lượng của cọc, của đài và vỡ thế làm giảm gía thành chung của múng → sẽ cú lợi hơn là dựng nhiều cọc ngắn. Chiều sõu đúng cọc lợi nhất cú thể xỏc định từ điều kiện cõn bằng sức chịu tải của cọc tớnh theo cường độ vật liệu cọc và tớnh theo cường độ đất nền.
Do cụng trỡnh thi cụng ở nội thành thành phố Hà Nội do đú khụng được phộp sử dụng cọc đúng. Theo cỏc điều kiện địa chất ở trờn và khả năng thi cụng hiện nay ta cú thể sử dụng phương ỏn múng cọc nhồi hoặc múng cọc ộp. Tuy nhiờn vỡ cụng trỡnh chịu tải trọng ngang lớn do đú cần dựng tiết diện cọc lớn để tăng độ cứng ngang của múng( làm giảm chuyển vị ngang).
- Cọc ộp:
Nếu dựng múng cọc ộp (ộp trước) cú thể cho cọc đặt vào lớp đất 6, việc hạ cọc sẽ gặp khú khăn khi cần phải xuyờn vào sột 2, 3 và lớp cỏt 4, 5 cú chiều sõu lớn, cú thể phải khoan dẫn.
Cọc ộp trước cú ưu điểm là giỏ thành rẻ, thớch hợp với điều kiện xõy chen, khụng gõy chấn động đến cỏc cụng trỡnh xung quanh. Dễ kiểm tra, chất lượng của từng đoạn cọc được thư dưới lực ộp. Xỏc định được sức chịu tải của cọc ộp qua lực ộp cuối cựng.
Nhược điểm của cọc ộp trước là kớch thước và sức chịu tải của cọc bị hạn chế do tiết diện cọc, chiều dài cọc khụng cú khả năng mở rộng và phỏt triển do thiết bị thi cụng cọc bị hạn chế hơn so với cỏc cụng nghệ khỏc, thời gian thi cụng kộo dài, hay gặp độ chối giả khi đúng. Với quy mụ của cụng trỡnh sẽ gặp khụng ớt khú khăn.
Nếu dựng múng cọc khoan nhồi, cú thể đặt cọc lờn lớp cỏt thụ lẫn cuội sỏi 7 cho hệ số an toàn cao hay đặt vào lớp cỏt hạt trung 6 tuỳ thuộc vào điều kiện cõn bằng sức chịu tải của cọc tớnh theo cường độ vật liệu cọc và tớnh theo cường độ đất nền. Cọc nhồi cú cỏc ưu, nhược điểm sau (theo: ‘Nền và múng cỏc cụng trỡnh DD và CN’ GS.TS Nguyễn Văn Quảng; ‘Thi cụng cọc khoan nhồi’ PGS.TS Nguyễn Bỏ Kế): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ưu điểm của cọc khoan nhồi là cú thể đạt đến chiều sõu hàng trăm một (khụng hạn chế nh cọc ộp), do đú phỏt huy được triệt để đường kớnh cọc và chiều dài cọc. Cú khả năng tiếp thu tải trọng lớn. Cú khả năng xuyờn qua cỏc lớp đất cứng. Đường kớnh cọc lớn làm tăng độ cứng ngang của cụng trỡnh. Cọc nhồi khắc phục được cỏc nhược điểm như tiếng ồn, chấn động ảnh hưởng đến cụng trỡnh xung quanh; Chịu được tải trọng lớn ớt làm rung động nền đất, mặt khỏc cụng trỡnh cú chiều cao khỏ lớn (65m) nờn nú cũng giỳp cho cụng trỡnh giữ ổn định rất tốt.
Nhược điểm:
-giỏ thành múng cọc khoan nhồi tương đối cao.
- Cụng nghệ thi cụng cọc đũi hỏi kỹ thuật cao, cỏc chuyờn gia cú kinh nghiệm.
- Biện phỏp kiểm tra chất lượng bêtông cọc thường phức tạp, tốn kộm. Khi xuyờn qua cỏc vựng cú hang hốc Castơ hoặc đỏ nẻ phải dựng ống chống để lại sau khi đổ bêtông, do đú giỏ thành sẽ đắt.
- Ma sỏt bờn thõn cọc cú phần giảm đi đỏng kể so với cọc đúng và cọc ộp do cụng nghệ khoan tạo lỗ.
- Chất lượng cọc chịu ảnh hưởng nhiều của quỏ trỡnh thi cụng cọc. - Khi thi cụng cụng trỡnh kộm sạch sẽ khụ rỏo.
Kết luận:
Lựa chọn giải phỏp cọc ộp trước hay cọc khoan nhồi cho cụng trỡnh cần dựa trờn việc so sỏnh cỏc chỉ tiờu kinh tế, kỹ thuật thực tế của cỏc phương ỏn. Tuy nhiờn trong khuụn khổ đồ ỏn tốt nghiệp, dựa vào tải trọng tỏc dụng lờn cụng trỡnh, dựa vào điều kiện địa chất cụng trỡnh, dựa vào cỏc phõn tớch trờn, em quyết định chọn phương ỏn cọc khoan nhồi để thiết kế nền múng cho cụng trỡnh.