Đang tải... (xem toàn văn)
Việc khảo sát địa kỹ thuật là khâu quan trọng, mấu chốt. Trước tiên phải nghiên cứu lịch sử thành tạo địa chất và điều kiện địa chất công trình tại địa điểm xây dựng, tham khảo những tài liệu đã có tại khu vực sẽ xây dựng công trình và những công trình lân cận. Xác định số lượng, vị trí và chiều sâu các điểm khảo sát cùng với phương pháp khảo sát. Về khối lượng công tác khảo sát phải bao quát toàn bộ diện tích xây dựng công trình, các hạng mục nhỏ đến đâu thì số điểm khảo sát tối thiểu cũng không được ít hơn 3. Về vị trí các điểm khảo sát thì phải bố trí theo chu vi móng và một số điểm ở ngay giữa công trình để thiết lập được các mặt cắt địa chất. Về chiều sâu các điểm khảo sát, phải vượt qua tầng chịu nén Ha. Thông thường đối với móng cọc, chiều sâu các hố khoan và các hố xuyên phải vượt qua đầu mũi cọc dự kiến từ 7 m 50 đến 40 m, như vậy mới đủ số liệu địa chất để thiết kế cọc và tính lún cho móng cọc. Cần xác định mực nước dưới đất theo mùa và tính chất ăn mòn đối với bêtông. Đặc biệt đối với nền móng các công trình lân cận cần tiến hành quan sát đo vẽ, chụp ảnh. Nội dung khảo sát địa chất công trình: Cấu trúc địa tầng của khu vực xây dựng, thế nằm và tính liên tục của các lớp đất đá. Trường hợp trong phạm vi nền công trình tồn tại các lớp đá, phải đánh giá được thế nằm của đá, mức độ và chiều sâu phong hóa, hệ thống các khe nứt của chúng. Các tính chất cơ lý chủ yếu của từng lớp đất đá bao gồm cả kết quả thí nghiệm hiện trường nếu có. Sự tồn tại, thay đổi của nước mặt, nước ngầm cũng như tính ăn mòn vật liệu của chúng. Các hiện tượng địa chất đặc biệt có thể xảy ra trong quá trình thi công và khai thác công trình do sự có mặt các công trình xây dựng gây ra. Tùy theo giai đoạn của dự án cũng như khả năng tài chính của giai đoạn, các phương pháp sau đây có thể áp dụng để tiến hành việc khảo sát địa chất công trình Điều tra ban đầu dựa theo các tài liệu có sẵn của các công trình lân cận trong các kho lưu trữ. Quan sát các vết lộ, các hố đào, lấy mẫu đá từ các hố đào. Khảo sát sơ bộ bằng phương pháp khoan thăm dò có hoặc không có lấy mẫu phân tích. Thi công thử và thí nghiệm trực tiếp trên các chi tiết thử.
ch-ơng iV xây dựng công trình đất yếu $.1 Khái niệm chung: + Nền đất yếu: Đây khái niệm t-ơng đối Vì: : Trạng thái vật lý đất T-ơng quan khả đất tải trọng CT (Công trình) yếu với CT nh-ng tốt với CT khác Th-ờng đất: Có khả chịu lực: 0,5 1,0 kg/cm2, Có tính nén lún mạnh Đất yếu hầu nh-: Bão hoà, hệ số rỗng e lớn (e>1); Mô duyn tổng biến dạng bé ( E 50 kg/cm2); Trị sè søc chèng c¾t c; nhá: = 48o; c = 0,05 0,1 kg/cm2 Bao gåm: SÐt mÒm, loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn Việc xây dựng CT đất yếu cần thiết phải nghiên cứu xử lý phận CT: KCCT (Kết cấu công trình), Móng, Nền $.2 Các biện pháp KCCT: KCCT bị phá hỏng toàn phận do: đ/k biến dạng không đ-ợc thoả mãn áp lực tác dụng lên mặt lớn Nhằm mục đích: Giảm áp lực lên móng Tăng khả chịu lực cđa KCCT Ta dïng biƯn ph¸p: Dïng VL(VËt liƯu) nhĐ; KC nhẹ Làm tăng độ mềm CT Tăng c-ờng độ cho KC 1.Dùng VL nhẹ KC nhẹ: Để giảm trọng l-ợng KCCT L-u ý: Những CT th-ờng xuyên chịu tải trọng ngang lớn lúc phải có biện pháp để đảm bảo tính ổn định tr-ợt 58 2.Tăng độ mềm CT: Làm mềm CT (kể móng) khử đ-ợc ứ/s phụ thêm phát sinh KC lún không Bằng cách: Cắt phận cứng CT thành nhiều phần tách biệt khe lún Dùng KC tĩnh định 1, Khe lún: + Là biện pháp KC có hiệu xây dựng CT có tải khác có tính nén lớn không + Cần đ-ợc bố trí để đảm bảo phận CT có khả làm việc độc lập, có đủ c-ờng độ độ cứng chịu uốn, không gây vết nứt biến dạng lớn không Vị trí khe lún: Dựa vào phân bố lớp đất Hình thức KC Tại: + Chiều dày lớp đất thay đổi đột biến tính nén ®Êt nỊn kh¸c lín + Khi ®Êt ®ång ®Ịu bố trí chỗ thay đổi lớn chiều cao, chênh lệch đáng kể tải trọng + Nếu CT có hình dạng phức tạp bố trí chỗ có thay đổi kích th-ớc hình học Chiều rộng khe lón: : TÝnh chÊt biÕn d¹ng cđa CT Sù phân bố lớp đất yếu 59 Tr-ờng hợp a: Khe lún nên cấu tạo hẹp vào khoảng 1cm Tr-ờng hợp b: Khe lún lấy lớn khoảng 3-5cm Chiều rộng tối thiểu để phận tách không tùa lªn nhau: = kh (tgph - tgtr) h = chiỊu cao cđa khe lón ph; tr = gãc nghiêng CT bên phải bên trái khe lún k: hệ số xét đến tính chất không đồng nhÊt cđa ®Êt, cã thĨ lÊy = 1,3 1,5 L-u ý: khe lún cần thiết nh-ng lúc đủ Nó tránh đ-ợc truyền lực trực tiếp từ công trình lên công trình khác nh-ng không triệt tiêu đ-ợc chồng chéo ứ/s đất dễ gây độ lún cđa CT cã tr-íc Trong nỊn cã tÝnh nÐn lón lớn riêng tác dụng khe lún không đủ cần phải có biện pháp đặc biệt ví dụ nh- t-ờng cừ cho phép giảm đáng kể chồng chéo Dùng KC tĩnh định: Bằng cách thay mèi nèi cøng b»ng khíp hc gèi tùa khư đ-ợc ứng suất phụ thêm phát sinh nhiên làm CT nặng thêm Tăng thêm c-ờng độ cho KC: Mục đích: Để phận đủ sức chịu thêm ứng lực sinh lún không Tăng thêm c-ờng độ độ cứng không gian cho KC Bằng cách: Bố trí giằng liên tục gạch cốt thép BTCT dọc theo t-ờng chịu lực dọc theo móng Xác định vị trí giằng Thiết kế giằng: Xác định l-ợng cốt thép Tuỳ CT bị uốn cong xuống lên mà giằng bố trí phía d-ới phía t-ờng Khi cốt thép bố trÝ hµng chiỊu dµy gi»ng > 150cm ThÐp = (6-12mm) 60 $.3 C¸c biƯn ph¸p vỊ Mãng: Thay đổi chiều sâu chôn móng: Chiều sâu chôn móng tăng Sức chịu tải tăng lên Cơ đất 2.Thay đổi kích th-ớc móng: Nếu d-ới đế móng lớp đất yếu có chiều dày thay đổi, để đảm bảo độ lún đất điểm có giá trị nh- dùng hai biện pháp sau: Cấu tạo móng theo chiều sâu khác để chiều dày vùng chịu nén lớp ®Êt d-íi ®Õ mãng nh- Hc thiÕt kÕ ®Õ mãng cã chiỊu réng thay ®ỉi nh»m mơc ®Ých tạo biểu đồ phân bố ứng suất tiếp xúc có giá trị khác điểm d-ới đế móng 3.Thay đổi loại móng độ cứng móng: Chọn loại móng quan trọng thể mặt chịu lực mà có ý nghĩa kinh tế lớn Dựa vào: Hình thức KC nh- tính chất truyền tải trọng Sơ đồ bố trí công trình ngầm, công trình lân cận Tình hình địa chất Điều kiện xây dựng móng: (ph-ơng tiện thi công, thời gian xây dựng ) Có thể dùng loại móng nêu Tăng độ cứng móng làm độ chênh lệch lún KC bên nhỏ Để tăng độ cứng làm: Tăng chiều dày móng Tăng cốt thép dọc Có thể làm móng hộp độ cứng lớn mà nhẹ 61 $.4 Các biện pháp xử lý nền: Mục đích: Làm tăng sức chịu tải Hạn chế mức độ biến dạng (đặc biệt biến dạng không đồng đều) Nội dung: Làm tăng c-ờng độ liên kết hạt đất (để tăng sức chịu tải) Làm tăng độ chặt (để giảm tính nén lún tính thấm n-ớc) Các biện pháp: Loại học: làm chặt đầm, chấn động, làm chặt loại cọc, phương pháp thay đất, phương pháp nén trước, bệ phản áp Loại Vật lý: ph-ơng pháp hạ mực n-ớc ngầm, ph-ơng pháp dùng giếng cát, phương pháp điện thấm Loại hoá học: ph-ơng pháp keo kết xi măng, ph-ơng pháp silicat hoá , ph-ơng pháp điện hoá Sau gia cố đất khác nhiều so với tr-ớc cần có đánh giá để thiết kế móng 1.Ph-ơng pháp làm đệm: Nguyên lý: Vì ứng suất giảm dần theo chiều sâu (với tải trọng ngoài) nên gặp lớp ®Êt yÕu ng-êi ta thay nã b»ng líp ®Êt khác có tính chất phù hợp đầm lu chặt (cát trung, cát thô, cuội sỏi hay đất cấp phối đầm lu lớp) Công dụng: + Lớp đệm đóng vai trò nh- lớp chịu lực, tiếp thu đ-ợc tải trọng CT truyền xuống lớp đất yếu d-ới + Giảm bớt độ lún toàn không đồng đều, làm tăng nhanh tốc độ cố kết lớp đệm có hệ số thấm lớn nên nơi để n-ớc đất yếu thoát vào + Tăng khả ổn định CT có tải trọng ngang lớp đệm sau đ-ợc đầm chặt có lực ma sát lớn + Kích th-ớc chiều sâu chôn móng giảm c-ờng độ lớp đệm cao + Thi công đơn giản Phạm vi sử dụng: Lớp đệm dùng hiệu lớp đất yếu trạng thái bão hoà n-ớc chiều dày 3m ( sâu không kinh tế) Khi n-ớc ngầm có áp lực tác dụng phạm vi lớp đệm không dùng biện pháp cát lớp đệm có khả di động 62 a, Thiết kế Xác định kích th-ớc đệm: Y/cầu: + D-ới tác dụng tải trọng CT đệm phải ổn định + áp lực tải trọng CT truyền lên mặt lớp đất yếu d-ới lớp đệm phải nhỏ c-ờng độ lớp + Đảm bảo độ lún nhỏ độ lún cho phép * Để đảm bảo ổn định xung quanh lớp đệm cát chiều rộng lớp đệm phải có kích th-ớc đủ để biến dạng ngang CT gây không lớn, nằm giới hạn cho phép Theo kinh nghiệm để đảm bảo y/cầu lấy = đ (góc ma sát đệm) = 30 45o Xác định kích th-ớc đệm: hđ = giả thiết chiều dày xong kiểm tra điều chỉnh cho phù hợp Khi có đệm cát môi tr-ờng phức tạp nên trạng thái ứ/ suất hoàn toàn khác với tr-ờng hợp nêu học đất kích th-ớc đệm cát giới hạn Tuy nhiên để đơn giản tính toán ng-ời ta dùng ph-ơng pháp gần sau: + Xem lớp đệm nh- phận vận dụng quy luật phân bố ứ/suất đất để tính toán + Xác định kích th-ớc đệm dựa đ/k ổn định mặt c-ờng độ: Để xác định Pgh ta phải tính toán tr-ợt sâu theo ph-ơng pháp cung tr-ợt tròn tr-ợt sâu theo mặt tiếp xúc đáy đệm cát đỉnh lớp đất yếu chiều dày tầng đệm cát đ-ợc xác định dần theo yêu cầu Tuy nhiên gần làm nh- sau: Giả định hđ sau kiểm tra điều kiện Điều kiện: * Về c-ờng độ: Tại đáy móng: p R; pmax 1,2.R p; pmax = áp lực trung bình lớn tải trọng tiêu gây đáy móng tc No tc Mo tc Qo b R – c-êng độ lớp đệm R= Pgh/Fs Pgh = sức chịu tải lớp đệm cát tính gần theo công thức giáo trình Cơ học đất 63 Tại đáy líp ®Ưm: 1 + 2 R®y = Pgh®y /Fs = ứng suất th-ờng xuyên trọng l-ợng thân đất đệm cát tác dụng lên mặt lớp đất yếu d-ới đáy đệm = đ hđ + hm đ = trọng l-ợng thể tích đất lớp đệm hm hđ = chiều sâu đặt móng chiều dày lớp đệm = ứng suất tải trọng gây bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ đất Để tính Pghđy ta tạo móng quy -íc víi bỊ réng mãng khèi quy -íc nh- sau: b q- = b +2 h®.tg l q- = l + h®.tg cã thĨ lÊy b»ng - góc ma sát lớp đệm ( th-ờng lấy 30o) Độ dốc ta luy thành hố đào (m) xác định sở phân tính ổn định mái dốc thực lớp đất yếu * Về biến dạng: Tính lún ph-ơng pháp cộng lún lớp ( L-u ý: Kích th-ớc đệm phải đồng thời thoả mãn điều kiện Nền gia cố giả định nên ta phải khảo sát lại gia cố để đánh giá gia cố có số liệu để hiệu chỉnh lại móng thiết kế sơ bộ.) b Vật liệu đệm biện pháp thi công: Vật liệu: Cát to cát trung, theo kinh nghiệm loại đầm có khả đạt đến độ chặt cao tiếp thu đ-ợc tải trọng lớn công trình không di động d-ới tác dụng n-ớc ngầm Cát phải thỏa mãn số đ/k sau: Đối với cát vàng, hàm l-ợng SiO2 không nên nhỏ 70% hàm l-ợng hữu không v-ợt 5% Hàm l-ợng mica nên nhỏ 1,5% cỡ hạt có d>0,25mm chiếm 50%, cấp phối rải d=5-0,25mm Cát đen: Hàm l-ợng SiO2 không nên nhỏ 50% hàm l-ợng hữu không v-ợt 2% Hàm l-ợng mi ca hàm l-ợng sét nên nhỏ 2% + Để tiết kiệm vật liệu trộn 70% cát vàng với 30% cát đen hay phần sỏi với phần cát vàng (sỏi nên chọn cỡ hạt 20-30 mm) Biện pháp thi công: Khi thi công phải đảm bảo độ chặt lớn không làm phá hoại kết cấu đất thiên nhiên d-ới tầng đệm cát Tuỳ theo vật liệu đệm thiết bị đầm mà chọn biện pháp thi công cho phù hợp Rải cát thành lớp chiều dày lớp rải tuỳ thuộc thiết bị đầm nén: ví dụ đầm thủ công chiều dày =20cm; đầm bàn rung =25cm đầm rung có phun n-ớc U20 =100ữ150cm 64 Nếu đất d-ới đệm lớp đất yếu nên rải lớp vật liệu ngăn cách để tránh cát bị chìm xuống đất yếu tạo điều kiện đầm chặt lớp cát theo yêu cầu Vật liệu ngăn cách phổ biến vải địa kỹ tht: (geotextile) NÕu thi c«ng n-íc cã thĨ dïng biện pháp xỉa lắc cát, biện pháp thi công đ/k bão hoà n-ớc, nên mực n-ớc ngầm lớp đệm phải cao mặt lớp cát rải khoảng 5ữ10cm Chỉ tiêu đánh giá chất l-ợng đầm nén: a, Độ chặt đầm nén: Dựa vào độ chặt t-ơng đối D D emax e ; e = hệ số rỗng đệm cát emax emin cát rời; D D 3 chặt vừa; D chặt Ngoài để đánh giá độ chặt xây dựng đ-ờng sân lớp đệm cát ng-ời ta dïng hÖ sè k k k ktc k = dung trọng khô cát sau đầm nén ktc = dung trọng khô tiêu chuẩn thí nghiệm đầm chặt thông th-ờng k = 0,8-0,95 b, Xác định Eo lớp đệm dùng thí nghiệm bàn nén c, Kiểm tra chất l-ợng đầm nén đệm cát: Mục đích: xác định k e lớp đệm Một số ph-ơng pháp: Ph-ơng pháp cân: lấy mẫu dao vòng (cơ đất) Ph-ơng pháp dùng xuyên tiêu chuẩn Nếu đệm có nhiều sỏi: dùng ph-ơng pháp đào lỗ đổ cát tiêu chuẩn Xuyên tiêu chuẩn: -u điểm: xác định đ-ợc toàn diện chất l-ợng đầm nén tr-ờng, động, rút ngắn đ-ợc thời gian Dụng cụ gồm: Quả tải nặng 10,5kg Một cần dài 1,5m có mấu đỡ để khống chế chiều cao rơi đầu nhọn chuỳ xuyên có khắc th-ớc đo đến mm Cách làm: Nâng tạ lên đến chiều cao quy định thả rơi tự do, nâng lên thả xuống lần đồng thời ghi độ lún đầu nhọn chuỳ xuyên kể từ lúc bắt đầu thử tải trọng, sau tra biểu đồ tính toán tìm e k ( TK: XDCT đất yếu) 65 Ph-ơng pháp đào lỗ đổ cát tiêu chuẩn: Với không dùng dao vòng để lấy mẫu thí nghiệm đ-ợc nh- lẫn nhiều sỏi lúc ta làm nh- sau: Đào lỗ lấy đất cân để xác định đ-ợc Qw từ xác định Qk Rót cát tiêu chuẩn biết trọng l-ợng vào hố xác định khối l-ợng cát đổ vào lỗ xác định thể tích lỗ đào: Vd Pc Pc = trọng l-ợng cát tiêu chuẩn đổ vào lỗ đào = trọng l-ợng thể tích cát tiêu chuẩn từ xác định đ-ợc dung trọng đệm Bài Xác định kích th-ớc lớp đệm cát d-ới móng băng biết: b = 1,6m; h m= 1,0m Với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn mức mặt đất: Notc =10T/m; Motc = 2Tm/m; Qotc= 1T/m Líp ®Êt d-íi móng lớp sét dẻo nhão có tính chất nh- sau: 1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kg/cm2; = 5o Vật liệu đệm: cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: = 1,9T/m3 Bài làm: Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2,0m Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiện: z + bt R®y ®ã Rdy Pu Fs bt = ứng suất th-ờng xuyên trọng l-ợng thân đất đệm cát tác dụng lên mặt lớp ®Êt u d-íi ®¸y ®Ưm bt = 1 hm + 2 h® σ bt 1,8.1,0 1,9.2 5,6T / m z = ø/suÊt tải trọng gây bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ đất ứ/s trung bình đáy móng: p N tc 10 tb hm hm 2.1,0 1,8.1,0 6,25 1,8 6,45T / m F 1,6.1 ứ/s bề mặt lớp đất yếu tâm móng: z x 1,25 ; z 0,46 z 0,46 6,45 3T / m b 1,6 b 1,6 p VËy: z bt 5,6 8,6T / m §Ĩ tÝnh Pu bề mặt lớp đất yếu ta tạo mãng quy -íc víi bỊ réng mãng khèi quy -íc nh- sau: b q- = b +2 h® tg cã thĨ lÊy b»ng - gãc ma s¸t lớp đệm (với cát vàng hạt trung đầm đến chỈt võa cã thĨ lÊy b»ng 30o) 66 1600 400 tt No Ptb =6,45t/m2 max P 6,55T/m2 2,7T/m2 30° 3000 -1.0 Pmin 1000 Qo ±0.000 tt Mo tt 2000 30° -3.0 5,6T/m2 3T/m2 3920 o tg 30 = 0,58 bq- = 1,6 +2 tg30o = 1,6+2.2.0,58 =1,6+2,32=3,92m hq- = hm + h® = + = 3m Sức chịu tải đ-ợc tính gần theo c«ng thøc cđa Terzaghi: Pu 0,5.N γ γ.b N q q N c c Víi = 5o, tra b¶ng ta cã: Thay sè: N = 1; Nq= 1,56; Nc= 6,47 Pu 0,5.1.1,8.3,92 1,56.(1,0.1,8 2.1,9) 6,47.1,2 3,53 8,74 7,76 20T / m P 20 Rdy u 10T / m Fs So s¸nh: z bt 8,6T / m Rdy 10T / m Vậy chiều dày đệm cát 2m hợp lý Ph-ơng pháp lèn chặt đất cọc: Nguyên lý: Đóng vào hệ thống cọc để choán thể tích làm cho đất chặt lại Có nhiều loại cọc nhiên hay dùng cọc cát, tre, tràm Cọc cát: đóng rung ống rỗng bịt kín mũi vào đất sau nhồi cát vào đầm rút dần ống lên, đ-ờng kính ống khoảng 40cm 60cm Công dụng: Làm đất chặt lên tăng c-ờng độ, giảm lún Làm tăng nhanh tốc độ cố kết Khi gia cố cọc cát đ-ợc xem nh- thiên nhiên E cọc E khác không nhiều Phạm vi sử dụng: - Thích hợp với tải trọng CT không lớn 67 - Đất có độ rỗng lớn, rời, bão hoà, tính nén lún lớn, đất có kết cấu phá hoại ổn định, kinh nghiệm cho thấy: Dùng hiệu với đất cát nhỏ, cát bụi rời trạng thái bão hoà n-ớc, đất cát xen kẽ đất bùn mỏng, loại đất dính yếu, đất bùn, than bùn a.Thiết kế: + Xác định hệ số rỗng nén chặt: Nhiều kết nghiên cøu cho thÊy: * Víi ®Êt rêi sau nÐn chặt cọc cát hệ số rỗng enc đ-ợc xác ®Þnh: enc = emax- D( ema x - emin) Kinh nghiƯm cho thÊy cã thĨ chän D = 0,7 0,8 víi ®Êt rêi Cã thĨ chän enc (0,65 0,75)eo eo hệ số rỗng trung bình ban đầu đất * Với loại đất sét gần xác định: enc ( wd 0.5 ) n100 = chØ sè dỴo Cũng có tài liệu (Liên xô): loại đất sét enc lấy t-ơng ứng với trị số ep p = 0,5 1kg/cm2 dựa vào kết thÝ nghiƯm e - p L-u ý: nÕu cäc c¸t qua nhiều lớp đất enc đ-ợc lấy trung bình lớp đất lúc sơ lấy chiều dài cọc cát 3b b: chiều rộng móng (lúc b đ-ợc dự kiến) tb enc Trong ®ã enc1.l1 enc 2l2 l1 l2 enc1 ;l1 = hệ số rỗng chiều dày lớp mà cọc cát qua enc ;l = hệ số rỗng chiều dày lớp mà cọc cát qua + Bố trí cọc: Bố trí theo đỉnh l-ới tam giác (có thể bố trí hình vuông) Khoảng cách cọc cát xác định dựa vào giả thiết sau: - Độ ẩm trình nén không đổi - Đất đ-ợc nén chặt khoảng cách cọc cát - Đất không trồi lên mặt đất - Thể tích hạt đất tr-ớc sau nén chặt xem nh- không đổi 68 Từ Đ/k: Trọng l-ợng khối đất, có đáy tam giác ABC không đổi sau đ-ợc nén chặt cọc cát L 0,952d c eo eo enc eo = hÖ sè rỗng đất tr-ớc có cọc cát enc = hệ số rỗng đất sau đóng cọc cát Cã thĨ viÕt d-íi d¹ng: L 0,952d c 1 nc nc = träng l-ỵng thĨ tÝch sau nén chặt Để bảo đảm đất đ-ợc ổn định ph-ơng diện biến dạng nh- khả chịu tải, cọc cát th-ờng đ-ợc bố trí d-ới móng mà phạm vi đế móng Theo kinh nghiệm thiết kế số l-ợng hàng cọc cát bố trí theo h-ớng dọc h-ớng ngang d-ới đế móng th-ờng lớn hàng, trục hàng cọc lấy rộng kích th-ớc mặt đế móng khoảng cách lớn 1,5 lần đ-ờng kính cọc 0,1 lần chiều dài cọc Có thể bố trí nh- sau: Trên giấy crôki ta vẽ l-ới cọc cát theo khoảng cách chọn thiết kế sau đặt giấy can l-ới theo tỷ lệ ta vẽ sơ đồ móng với giải nén chặt xung quanh Xê dịch giấy can l-ới ta tìm đ-ợc bố trí hợp lý cọc cát Cọc cát có tác dụng nén chặt theo chiều sâu số l-ợng cát chứa đầy cọc đáp ứng y/cầu độ chặt thiết kế Trọng l-ợng cát cần thiết 1md cọc: G fc w (1 ) enc 100 W1 = ®é ẩm tính theo trọng l-ợng cát thời gian thi công = trọng l-ợng riêng cát dùng cọc + Xác định chiều sâu nén chặt cäc: z 0,2 bt ®Êt tèt 0,1 bt ®Êt u 0,5 bt thủ lỵi 69 Cã thĨ theo ph-ơng pháp lớp t-ơng đ-ơng X-tôvich H = 2.hs (hs= Ab) A = hệ số lớp t-ơng đ-ơng hệ số poát xông o; hình dạng đế móng độ cứng móng Th-ờng > lần b móng chữ nhật lần b móng băng Theo kinh nghiƯm nỊn ®Êt sau gia cè cäc cát sức chịu tải: tăng từ đất ch-a gia cố mô duyn biến dạng tăng lên khoảng 2-3 lần Ta lấy sở để giả định thiết kế b Vật liệu cọc biện pháp thi công: +Vật liệu: Để làm tăng tốc độ cố kết độ chặt nền, cát dùng làm vật liệu cọc th-ờng loại cát hạt to hay hạt trung, cát yêu cầu phải sạch, hàm l-ợng bụi sét lẫn vào không 3% đồng thời không lẫn to có kích th-ớc lớn 60mm +Biện pháp thi công: ống thép th-êng cã ®-êng kÝnh 40 50 cm nhê phận chấn động, máy ấn ống xuống đến cốt thiÕt kÕ Sau ®ã nhÊc bé phËn chÊn ®éng ra, nhồi cát vào đổ cao chừng 1m Rồi lại đặt máy chấn động vào rung khoảng 15 20 giây Tiếp theo bỏ máy chấn động rút ống lên khoảng 0,5m lại đặt máy chấn động rung khoảng 10 15 giây mũi ống mở cát tụt xuống Sau rút ống lên với tốc độ đều, vừa rút ống vừa rung cho cát đ-ợc làm chặt c, Kiểm tra chất l-ợng: Sau thi công kiểm tra lại ph-ơng pháp sau: Khoan lấy mẫu cọc cát thí nghiệm phòng Dùng xuyên để kiểm tra độ chặt cát cọc cát Đất yếu dùng thí nghiệm cắt cánh Thử bàn nén tĩnh tr-ờng, mặt cọc cát Diện tích bàn nén th-ờng phải lớn 4m2 để trùm đ-ợc cọc cát 70 Bài 2: Thiết kế móng d-ới cột tiết diện (30 40) cm2; tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng cos 0,0: Notc = 120T; Motc= 8Tm; Qotc= 1,2T Móng đặt lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; d-ới lớp cát bụi lớp sét pha nhão, mực n-ớc ngầm nằm độ sâu cách mặt đất 1,5m Đặc tr-ng lớp cát bôi nh- sau: = 1,80g/cm3; = 2,65; w = 30%; = 20o ; c = 0,0; emax = 0,96; emin = 0,56; qc = 30kg/cm2 Bµi lµm: - Xác định trạng thái lớp cát bụi dựa vào độ chặt: o 1,8 2,65 1,38G / cm ; ε o 0,92 30 , 38 1W 1 100 emax e 0,96 0,92 D 0,1 cát trạng thái rời emax emin 0,96 0,56 Trong đó: ; Xác định mức độ ẩm cát: G W 30.2,65 0,864 on 100.0,92.1 G = 0,864 > 0,8 nên cát bụi trạng thái bão hoà n-ớc Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố dùng biện pháp gia cố cọc cát Giả thiết mãng cã kÝch th-íc: b = 2m; hm=1m; l = .b; đó: = 1+2e; e: độ lệch t©m e M ; N M M o Q.hm 1,2.1 9,2Tm e M 9,2 0,1 N 110 l = .b = (1+2 0,1) 2m = 1,2 2m =2,4m ¸p lực d-ới đáy móng: N otc 110 hm 2.1 25T / m (ab) 2.2.4 M 9,2.6 ptb otc 25 29,8T / m 2 W 2.2,4 M 9,2.6 ptb otc 25 20,2T / m W 2.2,4 ptb p max p ptb R® pmax 1,2R® Trong ®ã: R® đ-ợc tính gần theo công thức Terzaghi: Đ/k kiÓm tra: Pu s i N b sqiq N q q scic N c c 71 N ; N q ; N c c¸c hƯ sè søc chịu tải phụ thuộc vào tra bảng Hệ số hình dạng s = 1- 0,2/ = 1- 0,2/1,2 = 0,83 sq = sc = 1+ 0,2/ = 1+0,2/1,2 = 1,17 HƯ sè ®iỊu chØnh ®é nghiêng tải trọng: i iq ic (gần coi tải đứng tức = nên i iq ic ) Víi = 20o, tra b¶ng ta cã N = 4,97; Nq= 6,40; Nc= 14,8 Pu 0,5.0,83 4,97.1,8.2 1.6,40.1,8.1 1,17 14,8.0 26,37T / m P 26,37 Chän Fs = ; R u 13,2 / m Fs Giả định: sau gia cè Rgc = 2R ch-a gia cè vËy: Rgc = 13,2 = 26,4T/m2 So s¸nh: ptb= 25T/m2 < R = 26,4 T/m2 pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 R = 1,2 26,4 = 31,68 T/m2 Điều kiện hợp lý vỊ kÝch th-íc: 1,2R pmax 10%R 1,2R - pmax = 31,68 – 29,8 = 1,88T/m2 < 10%R = 2,64T/m2 VËy lùa chän s¬ bé b = 2,0m a = 2,4m hợp lý Kích th-íc cđa mãng lµ: a b = (2,0 2,4) m2 (Nếu so sánh lệch nhiều chọn lại.) Xác định enc dùng cọc cát: enc emax D(emax emin ) chän D = 0,75 ta sÏ cã: enc 0,96 0,75(0,96 0,56 ) 0,66 +Xác định trọng l-ợng thể tích đất nén chặt theo công thức: nc Δ (1 0,01w) enc W = độ ẩm thiên nhiên đất tr-ớc nén chặt = trọng l-ợng thể tích đất thiên nhiên tr-ớc đ-ợc nén chặt 72 2,65 (1 0,01.30) 2,08G / cm3 0,66 2000 1000 γ nc L 0,952.0,4 nc 5500 1 4500 L 0,952d c 300 X¸c định khoảng cách cọc cát: 2,08 1,04m 2,08 1,80 Căn vào mặt móng ta bố trí: 14 cọc Xác định trọng l-ợng cát 1m dài: Theo kết thí nghiệm, cát cọc có đặc tính sau: 400 600 400 900 900 2400 3,14.0,4 2,65 12 G 1 0,224t 0,66 100 600 2000 400 900 W1= độ ẩm cát thời gian thi công = tỷ trọng cát cäc 400 00 10 fc W (1 ) enc 100 600 900 = 2,65G/cm3; W1= 12% G 400 500 500 1000 500 500 3000 Xác định chiều sâu nén chặt: Chiều sâu nén chặt lấy chiều dày vùng chịu nén, áp dụng ph-ơng pháp lớp t-ơng đ-ơng ta có: Đối với cát với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra bảng: l/b = 1,2; = 0,25 Aconst = 1,08 VËy chiỊu dµy lớp t-ơng đ-ơng là: Hs =1,08.2 =2,16m Chiều dày vùng chịu nén kể từ đáy móng: H = 2.2,16 = 4,32m 4,5m Tính toán độ lún dự tính đất sau nén chặt cọc cát Độ lún dự tính đất sau nén chặt cọc cát xác định theo công thức: pbω(1 μ o2 ) S ; Eo v× lóc ®ã hc= 4,5m > 2.b (b = 2m) ¸p lùc tiêu chuẩn đáy móng N otc 110 γ hm 2.1 25T / m a.b 2.2,4 p ptb hm 25 1,8.1 23,2t / m Ptb ¸p lùc g©y lón: 73 Eo= .qc; chän = Eo= 30= 60kg/cm2 Sau gia cè gi¶ thiÕt Egc = 2Eo = 2.60 =120kg/cm2 S 23,2.2.0,96(1 0,25 ) = 0,035m = 3,5cm 1200 §é lón tính nhỏ độ lún cho phép Ph-ơng pháp nén tr-ớc: Nền đất có tính nén lớn, biến dạng không đồng đều: sét, sét pha cát trạng thái chảy; cát nhỏ, cát bụi bão hoà n-ớc để nén chặt tải trọng phải tác dụng th-ờng xuyên thời gian dài có hiệu Trong nhiều tr-ờng hợp độ lún dự tính lớn, v-ợt dẫn cho phép, để CT cã thĨ sư dơng sau thi c«ng biện pháp hay dùng nén tr-ớc tải trọng tĩnh a, Nguyên lý: Tr-ớc xây dựng CT sau xây xong móng dùng loại vật liệu nhcát, sỏi, đá v.v chất đống lên mặt đất phạm vi xây dựng móng để gây áp lực nén (gọi áp lực nén tr-ớc) làm lún xuống đất đ-ợc chặt lại Khi đất đạt độ chặt yêu cầu ng-ời ta dỡ áp lực nén tr-ớc tiến hành xây dựng CT Lúc CT vừa có c-ờng độ đạt yêu cầu vừa có tính nén lún nhỏ Nội dung: Xác định độ lớn áp lực nén tr-ớc Thời gian nén tr-ớc áp lực nén tr-ớc: Để có hiệu tốt, áp lực nén phải t-ơng đ-ơng áp lực CT Để rút ngắn thời gian nén tr-íc cã ng-êi ta dïng ¸p lùc nÐn > áp lực CT (th-ờng =1,2 lần) Do đất yếu nên áp lực phải tăng dần cấp khống chế tốc độ tăngđể không bị phá hoại Thời gian nén tr-ớc: Do yêu cầu thiết kế Do thiết kế, qua tính toán nhận thấy độ lún tính toán ứng với thời gian quy định nhỏ độ lún ổn định theo yêu cầu cần phải có biện pháp rút ngắn thời gian nén tr-ớc Có thể làm cách sau: làm hệ thống thoát n-ớc theo chiều thẳng đứng Giếng cát (SW- Sandy Well) bấc thấm (PVD - Prefabridated Vertical Drainage)… 74 b, Rót ng¾n thêi gian nÐn tr-íc: Nền đất sét no n-ớc đ-ợc nén d-ới tải trọng, đồng thời bố trí SW PVD theo chiều thẳng đứng tạo đ/k cho n-ớc lỗ hổng thoát làm cho trình cố kết đất tiến hành đ-ợc nhanh chóng tăng bền cho đất yếu no n-ớc + Giếng cát: Thi công t-ơng tự nh- cọc cát nhiên th-a hơn, nhiệm vụ tăng nhanh tốc ®é cè kÕt cđa nỊn + BÊc thÊm: VỊ nguyªn lý thoát n-ớc t-ơng tự giếng cát Cấu tạo bao gồm phần: - Lõi: chất dẻo, dầy 23,5mm, cã r·nh, ®-êng dÉn n-íc - Vá läc: b»ng vËt liệu tổng hợp, cho n-ớc đất thoát qua nh-ng ngăn cản đ-ợc hạt đất chui vào bên Bấc thấm đ-ợc chế tạo d-ới dạng cuộn liên tục với chiều dài t-ơng đối lớn thi công nh- sau: máy cấy chuyên dụng kẹp đầu bấc ấn sâu xuống đất đến độ sâu thiết kế, cắt bấc đầu sau rút cần lên, để lại bấc đất Dùng bấc thấm diện tích tiết diện bấc đổi hình tròn t-ơng đ-ơng: theo Hansbo : d w b ; - chiều dày PVD thông th-ờng tõ 3-5mm (c¸ biƯt 10 mm ) b - chiều rộng băng PVD, b=100mm Độ lún theo thời gian tr-ờng hợp tính đ-ợc dựa ph/tr vi phân cố kết đối xứng trục Rendulic Độ cố kết đ-ợc tính nh- sau: U t (1 U r )(1 U z ) U t - ®é cè kết toàn phần đất U r ;U z - độ cố kết theo chiều xuyên tâm theo chiều thẳng đứng U z F (Tr ) U z F ' (Tz ) c c Trong ®ã: Tr r t ; Tz z2 t h 4a a- khoảng cách giếng cát h- chiều dày lớp đất Và độ lún theo thời gian : S t U t S Tham kh¶o tài liệu chuyên ngành c, Chiều dày đệm cát đỉnh vật thoát n-ớc đứng (VTNĐ) 75 Đệm cát đỉnh VTNĐ tiếp nhận n-ớc từ VTNĐ tiêu thoát phạm vi ảnh h-ởng tải trọng phải đảm bảo đ/ kiện thoát n-ớc Chiều dày đệm phải đ-ợc xác định sở độ lún dự kiến xảy d-ới tác dụng tải trọng công trình S với chiều cao dự phòng không H = S + 30 (cm) 30cm : Trong ®ã : H = chiều dày lớp đệm, cm S = độ lún cuối tải trọng thiết kế gây ra, cm Ph-ơng pháp phản áp: Mục đích tăng sức chịu tải đất yếu cách tăng áp lực bên q h công thức tính Sức chịu tải : (Cơ đất) Bệ phản áp sử dụng nhiều xây dựng đ-ờng đắp cao qua vùng đất yếu nhằm tăng c-ờng ổn định cho công trình Bệ phản áp có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm n-ớc v.v Biện pháp thích hợp diện tích đất giành cho đ-ờng không bị hạn chế Nội dung: Dùng vật liệu nh-: sỏi, đá, đất, cát đắp lên hai bên công trình để tạo áp lực bên q Xác định kích th-ớc bệ phản áp vấn đề mÊu chèt viƯc tÝnh to¸n thiÕt kÕ bƯ phản áp Có ph-ơng pháp gần đúng: - Dựa vào hình thành vùng biến dạng dẻo phát triển bên công trình - Dựa vào giả thiết mặt tr-ợt đất có dạng hình trụ tròn (xem đất) - Dựa vào lý luận CBGH để xác định mặt tr-ợt suy trạng thái giới hạn đất (do phức tạp nên thiết kế dùng) Ph-ơng pháp dựa vào phát triển vùng biến dạng dẻo : Từ ®/k CBGH cđa ®iĨn nỊn C¬ ®Êt tải trọng công trình hình thang vùng biến dạng dẻo d-ới công trình có dạng hình trái xoan lõm Phạm vi phát triển vùng biến dạng dẻo cho phép nửa khoảng cách hai mép bệ phản áp Từ đ/k CBGH điểm (cơ đất) ta thấy điểm có mặt tr-ợt qua điểm mà gãc = gãc lƯch gi÷a øng st pháp ứng suất tổng o góc ma sát đất 76 Biểu diễn biểu thøc: L P Víi ®Êt rêi: sin = 1 1 ; sin = y 4 yz2 z y z sin = 2c cot g ®Êt rời l Với đất dính: t-ơng tự ta có: q ; sin = y 4 yz2 z y 2c cot g z đất dính Bây ta tìm điểm có nối lại ta có đ-ờng đồng trị số góc lệch Khu vực ứng với đ-ờng cong = khu vực biến dạng dẻo Cách vẽ vùng biến dạng dẻo nh- sau : Chia đất thành hệ l-ới ô vuông sau xác định nối lại Cách làm: Khi có kích th-ớc đ-ờng đất đắp ta giả thiết bề rộng chiều cao bệ phản áp sau kiểm tra điều chỉnh cho phù hợp Khi mái đê hay mái đ-ờng cao nên dùng phản áp nhiều cấp để giảm chênh lệch tầng phản áp lên mặt Gia cố xi măng - đất: Nguyên lý: - Trộn đất d-ới sâu lên với xi măng nhờ phản ứng hoá lý xảy làm cho đất mềm yếu đóng cứng lại thành thể cọc đất có độ cứng định - Phản ứng hoá lý đất + xi măng trình đông cứng bao gồm - Phản ứng thuỷ hoá + n-ớc tạo thành hợp chất Canxi - Các hạt sét tác dụng với chất thuỷ hoá xi măng thân chất thuỷ hoá đông cứng tạo thành khung x-ơng đất gia cố - Phản ứng cácbonát hoá tạo thành cácbonát canxi không tan Thi công: - Máy trộn d-ới sâu chỗ, Việt nam dùng máy d 40cm, sâu 20m Vật liệu: + Xi măng silicat 400 xi măng xỉ quặng + Tỷ lệ n-ớc/ xi măng = 0,4 0,5 + L-ợng xi măng/ đất = 7% 15% - Bố trí trộn, khoảng cách, độ sâu trộn phụ thuộc vào: + Hố móng + Địa chất + CT xây dựng + CT lân cận 77 Công dụng: - Đất trộn xi măng có đặc tr-ng đ-ợc cải thiện tốt, trọng l-ợng riêng tăng ít, c-ờng độ chịu nén trơc Ru = 0,5 40 kg/cm2 ( lín h¬n nhiều so với đất tự nhiên) - Vì có tác dụng giảm lún, tăng sức chịu tải, chống thấm, giảm ảnh h-ởng tới CT lân cận hạn chế tính biến loãng, chảy đất - Ph-ơng pháp đ-ợc sử dụng phổ biến để tạo t-ờng vây, t-ờng chắn, gia cố hố móng, mái dốc CT Phạm vi sử dụng: - Thích hợp với loại đất yếu khác từ bùn đến sét dẻo bão hoà chứa hữu không nhiều, độ pH t-ơng đối cao - CT vừa nhỏ - Hiệu phụ thuộc lớn vào công nghệ (cắt gọt, nhào trộn, bơm vữa xi măng) Vải Địa kỹ thuât: Cấu tạo: Vải địa kỹ thuật (geotextile), dải băng dài đ-ợc cuộn lại thành cuộn dài (từ vài chục m đến 300m/cuộn) Đây loại vật liệu có khả thấm n-ớc Vải địa kỹ thuật (VĐKT) đ-ợc chế tạo từ Polymer tổng hợp sản phẩm nó, dạng băng chia thành hai loại dệt không dệt Vải địa kỹ thuật có tính dai, bền, thoát n-ớc cách n-ớc Các chức VĐKT: + Làm lớp ngăn cách lớp vật liệu với + Gia c-ờng đất yếu + Làm t-ờng chắn đất (t-ờng chắn cốt mềm) + Làm tầng lọc n-ớc sau l-ng t-ờng chắn + Vật liệu thấm để hạ mực n-ớc ngầm + Chống sói mòn + Làm ống địa kỹ thuật để phục vụ công trình tiêu thoát n-ớc phân cách tiêu thoát n-ớc thấm gia cố đ-ờng bảo vệ gia cố ®Êt gia cè m¸i dèc 3.Thiết kế sử dụng vải địa kỹ thuật theo chức 78 3.1 C¸c đặc tính vải địa kỹ thuật Bao gồm đặc tính khối l-ợng riêng, kích cỡ lỗ, kích cỡ vải, vận tốc thấm, c-ờng độ chịu kéo, xé rách đâm thủng, độ dãn dài, độ bền, khả chịu nhiệt, ánh sáng, ma sát đất vải 3.2.Thiết kế lớp vải địa kỹ thuật để ngăn cách lớp đất khác nhau: - Tr-ờng hợp hay gặp lĩnh vực đ-ờng ô tô, máy bay, sân gôn, nhà Vải địa kỹ thuật đ-ợc dựng ngăn cách lớp đá dăm, cát vàng với lớp đất - Tính toán chống phồng vải tác động viên đá dăm, sỏi cuội - Tính toán chọc thủng - Tính toán chịu kéo 3.3.Thiết kế Vải địa kỹ thuật để tiêu n-ớc, lọc Nội dung bao gồm: - Tính thấm - Giữ đất lại - Tính bền lâu, vải bị bịt kín 3.4 Thiết kế vải địa kỹ thuật để gia c-ờng Nội dung tính toán lớp vải gia cố, t-ờng chắn, mái dốc bao gồm hai nội dung sau: - Tính toán ổn định (tr-ợt, lật) - Tính toán độ lún, độ lún lệch Cơ chế: Đất vật liệu có độ bền nén t-ơng đối cao, không chịu kéo Độ bền đất bị giới hạn sức kháng ứng suất cắt Mục đích kết hợp đất với cốt mà vải địa kỹ thuật (có thể l-ới địa kỹ thuật, cốt cứng cốt thép mạ trơn có gờ để tăng ma sát đất cốt.) để tiếp nhận lực kéo ứng suất cắt giảm đ-ợc tải trọng phá hỏng đất ứng suất lớn biến dạng mức Điều gần t-ơng tự nh- nguyên lý bê tông cốt thép Khối có cốt đ-ợc coi khối vật liệu hỗn hợp có đặc tính đ-ợc cải thiện, đặc biệt khả chịu kéo, chịu cắt so với riêng đất Có thể tham khảo trình tự thiÕt kÕ chØ dÉn cña BS – 8006: 1995 Hiện tính toán sử dụng phần mềm Plaxis, Geoslope phổ biến có độ tin cậy cao 79 Tính tốn đắp gia cố vải địa kỹ thuật chương trình Plaxis 80 ... chiều sâu chôn móng: Chiều sâu chôn móng tăng Sức chịu tải tăng lên Cơ đất 2.Thay đổi kích th-ớc móng: Nếu d-ới đế móng lớp đất yếu có chiều dày thay đổi, để đảm bảo độ lún đất điểm có giá... tích đất lớp đệm hm hđ = chiều sâu đặt móng chiều dày lớp đệm = ứng suất tải trọng gây bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ đất Để tính Pghđy ta tạo móng quy -íc víi bỊ réng mãng khèi quy... động viên đá dăm, sỏi cuội - Tính toán chọc thủng - Tính toán chịu kéo 3.3.Thiết kế Vải địa kỹ thuật để tiêu n-ớc, lọc Nội dung bao gồm: - Tính thấm - Giữ đất lại - Tính bền lâu, vải bị bịt kín