luận văn đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà a thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của ủy ban nhân dân quận h

Tuy nhiên, để giải quyết vấn đề này thật tốt thì đòi hỏi phải có sự nghiêncứu địa chất công trình ĐCCT một cách tỉ mỉ chính xác để đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thuật cũng như độ bền củ

Luận văn Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà

A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng,

Hà Nội Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi

công công trình trên.

Mở Đầu

Cùng với sự phát triển, Hà Nội là nơi tập trung dân cư đông đúc ngày càng

có nhiều người tập trung về thủ đô sinh sống nên nhu cầu nhà ở là cấp thiết và rộnglớn Để đáp ứng nhu cầu nhà ở của nhân dân ngày càng tập trung về nội thành làmột công việc khó khăn.Trong những năm gần đây, Hà Nội đang tập trung xâydựng các khu chung cư cao tầng cho phù hợp với xu hướng phát triển chung củađất nước Tuy nhiên, để giải quyết vấn đề này thật tốt thì đòi hỏi phải có sự nghiêncứu địa chất công trình ( ĐCCT ) một cách tỉ mỉ chính xác để đảm bảo về mặt kinh

tế và kỹ thuật cũng như độ bền của công trình, hạn chế đến mức tối đa những saisót kỹ thuật có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình

Sau khi học xong giáo trình: “địa chất công trình chuyên môn”, và các mônhọc khác Nhằm giúp cho sinh viên củng cố kiến thức đã học đồng thời nắm vữngnhững nội dung của các phương pháp nghiên cứu ĐCCT cũng như các bước và nộidung cần thiết khi tiến hành khảo sát ĐCCT đối với các công trình cụ thể, bộ mônĐịa chất công trình đã giao cho tôi làm đồ án môn học “ địa chất công trình chuyênmôn ’’ Với đề tài:

“ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A thuộc khu văn phòng

làm việc và nhà ở của Ủy ban nhân dân quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Thiết

kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên

Qua thời gian nghiên cứu, làm việc của bản thân dưới sự hướng dẫn của thầy

Dương Văn Bình và các thầy cô trong bộ môn, cùng với sự tham gia, giúp đỡ của

bạn bè đồng nghiệp đồ án của tôi được hoàn thành với nội dung sau:

Phần Mở đầu

Chương 1: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng

Chương 2: Dự báo các vấn đề địa chất công trình khu vực xây dựng

Chương 3: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình

Phần Kết luận

Ngoài ra còn có các bảng biểu, bản vẽ kèm theo:

 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền

 Mặt bằng bố trí các công trình thăm dò

 Mặt cắt ĐCCT K1-K2, tuyến K1-K3

Tuy đồ án đã hoàn thành nhưng do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản

đồ án này không tránh khỏi sai sót,rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô

và các bạn để đồ án này được hoàn thiên hơn.Qua đây em xin chân thành cảm ơn

thầy giáo hướng dẫn: KS.Dương Văn Bình, cùng các thầy cô trong bộ môn và các

bạn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 15 tháng 11năm 2013.

Sinh viên: Hán Văn Tam Lớp: ĐCCT- ĐKTB- K54

Chương 1: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng

Khu nhà A với quy mô 5 tầng có tải trọng 190 tấn/trụ

Địa hình khu vực xây dựng tương đối bằng phẳng, độ chênh cao khụngđáng kể, dao động trong khoảng 0,2 đến 0,3 Đây là khu đất trống đang được sửdụng để buôn bán vật liệu xây dựng Cao độ lỗ khoan giả định là 0,0 ( m )

Để có tài liệu địa chất phục vụ cho giai đoạn lập báo cáo khả thi cho khunhà A thiết kế 5 tầng, có tải trọng 190 tấn/trụ Người ta đó tiến hành khoan khảosát địa chất công trình khu vực dự kiến xây dựng

Trong phạm vi nghiên cứu đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ khu vực xâydựng của công trình, cơ quan khảo sát đó tiến hành các công tác sau:

+ Đo vẽ bản đồ địa chất công trình tỷ lệ 1:1000

+ Khoan 5 lỗ khoan với tổng chiều sâu là 125m

+ Lấy 12 mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý của đất đá

Điều kiện ĐCCT là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên ảnh hưởng đếncông tác thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình Điều kiện ĐCCT bao gồm tổnghợp các yếu tố về địa chất khác nhau:

+ Yếu tố địa hình địa mạo

+ Yếu tố địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá

+ Yếu tố cấu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo

+ Yếu tố địa chất thuỷ văn

+ Yếu tố về các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình

+ Yếu tố về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên

1.1 Đặc điểm địa hình- địa mạo

Khu xây dựng nhà A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban

nhân dân quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, với diện tích xây dựng khoảng 4000 m2 Vịtrí xây dựng công trình hiện tại chủ yếu là khu đất trống đang được sử dụng đểbuôn bán vật liệu Nhìn chung địa hình khu xây dựng tương đối bằng phẳng, độchênh cao không đáng kể, dao động trong khoảng 0,2-0,3m Do địa hình đã đượcsan lấp nên thuận lợi cho công tác tập kết máy móc, công tác khảo sát địa chấtcông trình, công tác xây dựng, cũng như công tác vận chuyển sau này

1.2 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá

1.2.1 Đặc điểm địa tầng

Đất đá là điều kiện hàng đầu của điều kiện địa chất công trình, nó tham giavào cấu trúc địa chất của vùng nghiên cứu

Kết quả khảo sát địa chất công trình sơ bộ cho biết địa tầng gồm 6 lớp, phân

bố từ trên xuống dưới như sau:

-Lớp 1: Đất lấp có thành phần hỗn tạp

-Lớp 2: Sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng;

-Lớp 3: Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm;

-Lớp 4: Bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ có màu xám đen;

-Lớp 5: Cát pha lẫn hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy;-Lớp 6: Cát hạt trung màu xám đen, trạng thái chặt vừa, N30=24

1.2.2.Tính chất cơ lý của các lớp đất nền trong khu vực xây dựng

Những tính chất cơ học và vật lý của đất đá bao gồm những tính chất quyết

định trạng thái vật lý,quan hệ với nước và những quy luật biến đổi về độ bền và

1.2.2.1 Những tính chất vật lý.

Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất vật lý của đất được phân ra làm 2 loại,đó

là các chỉ tiêu được xác định trực tiếp bằng thí nghiệm và các chỉ tiêu được tínhtoán dựa vào các chỉ tiêu thí nghiệm

a Các chỉ tiêu được xác định trực tiếp bằng thí nghiệm.

+ Khối lượng riêng của đất

+ Khối lượng thể tích tự nhiên

+ Độ ẩm tự nhiên

Qn W Qh

(%).Phụ thuộc vào lượng nước chứa trong đất và

độ lỗ rỗng của đất,đặc trưng cho trạng thái của đất

+ Giới hạn chảy WL(%) là độ ẩm mà nếu vược quá nó một lượng không đángkể,đất có kết cấu bị phá hoại,chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy và chảynhớt

+ Giới hạn dẻo WP(%) là độ ẩm mà vượt qua nó một lượng không đángkể,đất có kết cấu bị phá hoại,chuyển từ trạng thái nửa cứng sang trạng thái dẻo





-1

+ Độ rỗng của đất n

=1-k h

Bảng 1-1: Bảng tra hệ số 

e1: Hệ số rỗng của đất ứng với cấp áp lực P = 1(kG/cm2)

e0 : Hệ số rỗng ban đầu của đất

m : Hệ số điều kiện làm việc của nền và công trình, lấy m = 1

A, B, D : Hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong 

b : Chiều rộng móng quy ước, lấy bằng 100 cm

h : Chiều sâu đặt móng quy ước, lấy bằng 100 cm

c : Lực dính kết của đất dưới đáy móng (kG/cm2)

w : Khối lượng thế tích tự nhiên của đất (g/cm3)

b Với đất rời

 Mô đun tổng biến dạng E0 tính theo công thức:

E0 = a + C ( N + 6 ) (kG/cm2) (1- 3)

Trong đó: Hệ số a = 40 khi N >15 và a = 0 khi N <15

C : Hệ số phụ thuộc loại đất, xác định theo bảng 1- 3

N : Giá trị xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Bảng 1- 3 : Xác định hệ số CLoại đất Đất loại

sét

Cát mịn Cát vừa Cát to Cát lẫn

sỏi sạn

Sỏi sạnlẫn cát

 Sức chịu tải quy ước R0 được tính theo tiêu chuẩn TCVN 45-78, bảng 1- 4

Bảng 1- 4: áp lực tính toán quy ước lên đất rời

Đấthòn to

Sạn sỏi gồm cácmảnh đá

đất cát

1.2.1 Lớp 1: Đất lấp có thành phần hỗn tạp

Đây là lớp đất nằm ngay trên bề mặt và phân bố khắp khu vực xây dựng, có

bề dày thay đổi từ 1,4m hố khoan K1 ( hk K1) đến 1,9m ( hk K2), bề dày trungbình là 1,65m Là lớp đất lấp có thành phần hỗn tạp, trạng thái không ổn định Lớpnày ít có ý nghĩa về mặt xây dựng nên không lấy mẫu thí nghiệm Khi tiến hànhxây dựng có thể bóc bỏ lớp này đi

1.2.2 Lớp 2: Sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng

Lớp này phân bố khắp khu vực xây dựng và nằm dưới lớp 1, mặt lớp gặp ở

độ sâu từ 1,4m ( hk K1) đến 1,9m ( hk K2) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 3,7m ( hkK1) đến 4,7m (hk K4 ) Bề dày của lớp thay đổi từ 2,3m ( hk K1, K2, K3) đến3,2m ( hk K4), bề dày trung bình lớp là 2,75m Thành phần chủ yếu là sét pha màunâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiệndưới bảng 1-5

Bảng 1-5: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

• Mô đun tổng biến dạng tính theo công thức (1-1).

1.2.3 Lớp 3: Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm

Lớp này xuất hiện sau lớp 2, ở độ sâu mặt lớp 3,7m ( hk K1) đến 4,7m ( hk

K4) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 7,5m ( hk K3 ) đến 8,5m ( hk K4 ) Bề dày củalớp thay đổi từ 2,1m ( hk K1) đến 3,8m ( hk K4 ) Bề dày trung bình là 3,3m.Thành phần chủ yếu là sét màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm Tổng số mẫu lấy thínghiệm là 3 mẫu Các chỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1- 6 Bảng 1- 6: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 3

1.2.4 Lớp 4: Bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ có màu xám đen

Lớp này phân bố khắp diện tích khu vực khảo sát, xuất hiện sau lớp 3 Mặtlớp gặp ở độ sâu từ 7,5m ( hk K3 ) đến 8,5m ( hk K4 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu19m ( hk K3 ) đến 22m ( hk K4 ) Bề dày của lớp thay đổi từ 11,5m ( hk K3) đến13,5m ( hk K4 ), bề dày trung bình là 12,7m Thành phần chủ yếu là bùn sét pha

lẫn nhiều hữu cơ có màu xám đen Tổng số lấy 2 mẫu thí nghiệm Các chỉ tiêu cơ

lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1-7

Bảng 1- 7: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 4

D = 3,533;

c = 0,065 (kG/cm2)

w = 1,52 (g/cm3) thì:

R0= 1.[(0,065.100 + 1,262.100).1,52.10-3+ 0,065.3,533] = 0,43 ( kG/cm2 )

1.2.5 Lớp 5: Cát pha lẫn hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy

Lớp này nằm dưới lớp 4, gặp tại các hố khoan K1, K5 Mặt lớp xuất hiện ở

độ sâu 20m ( hk K1 ) đến 21m ( hk K5 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 23,4m ( hkK1 ) đến 23,7m ( hk K5 ).Bề dày của lớp thay đổi từ 2,7m ( hk K5 ) đến 3,4m ( hk

K1 ), bề dày trung bình toàn lớp là 3,05m Thành phần chủ yếu là cát pha lẫn hữu

cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy Tổng số lấy 4 mẫu thí nghiệm Cácchỉ tiêu cơ lý của lớp này được thể hiện dưới bảng 1- 8

Bảng 1- 8: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 5

Lớp này có mặt khắp diện tích khu vực khảo sát Mặt lớp gặp ở độ sâu19m

( hk K3 ) đến 23,7m ( hk K5 ) và đáy lớp kết thúc ở độ sâu 25m Bề dày thay đổi

từ 1,3m ( hk K5 ) đến 6,0m ( hk K3 ), bề dày trung bình toàn lớp là 3,65m Thành

phần chủ yếu là cát hạt trung màu xám đen, trạng thái chặt vừa, N30=24

Khối lượng riêng tra bảng III.1 Giáo trình đất đá xây dựng : s=2,65 (g/cm3 ) Khối lượng thể tích tra bảng III.2 Giáo trình đất đá xây dựng: w =1,8 (g/cm3 ) Khối lượng thể tích khô tra bảng III.2 Giáo trình đất đá xây dựng:

Giá trị xuyên tiêu chuẩn của lớp này là N30 = 24

 Góc ma sát trong của lớp tra trong TCXD 45-78 Thiết kế nền, nhà và công trình:

1.3 Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Theo tài liệu khảo sát sơ bộ ban đầu, tại khu vực xây dựng công trình tạithời điểm khảo sát, mực nước dưới đất quan trắc được trong hố khoan biến đổi từ0,5-0,8m Nguồn cung cấp là nước mưa Trong giai đoan khảo sát ĐCCT sơ bộ lấy

1 mẫu nước tại hố khoan K3 để phân tích thành phần hoá học của nước Kết quảbiểu diễn theo công thức Cuốc Lốp có dạng như sau:

M 0 18

HCO 379.0

1.5 Kết luận và kiến nghị

Qua khảo sát cho thấy cấu trúc nền tại vị trí xây dựng gồm 6 lớp đất :

-Lớp số 1,4, 5: Là những lớp đất yếu, tính biến dạng lớn nên không có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình

-Lớp số 3: Là những lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng trung bình, nên

có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình

-Lớp số 2, 6: Là những lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến dạng nhỏ, khảnăng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt Do đó khi xây dựng công trình nênđặt móng vào các lớp này

- Địa hình, địa mạo khu vực xây dựng tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không đáng kể, dao động trong khoảng 0,2-0,3m, do vậy khá thuận lợi cho công tác khảo sát và thi công xây dựng công trình Khu vực xây dựng nằm gần trục đường giao thông chính nên tiện cho việc chuyên chở vật liệu xây dựng phục vụ cho công trình.

- Tại khu vực khảo sát mực nước tĩnh nằm nông cách mặt nền hiện tại từ 0,5

 0,8m tuỳ thuộc từng vị trí khảo sát Sự tồn tại của tầng chứa nước này có thể gâykhó khăn cho việc khai đào hố móng và khi thi công đặc biệt là vào mùa mưa Do vậy khi thi công cần có biện pháp phòng tránh nước chảy vào hố móng công trình

Chương 2: Dự Báo Các Vấn Đề Địa Chất Công Trình

Khu Xây Dựng

Vấn đề địa chất công trình là vấn đề bất lợi về mặt ổn định, về mặt kinh tếcũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện địa chấtcông trình không đáp ứng được yêu cầu làm việc bình thường của công trình Do

đó vấn đề ĐCCT không những phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà còn phụ thuộcvào mục đích xây dựng công trình Tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất, mỗi loại côngtrình khác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đề ĐCCT khác nhau Vì vậy việcnghiên cứu các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa quan trọng cho phép ta dự báo những bấtlợi có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình Từ đó đưa ra những giải pháphợp lý đảm bảo công trình ổn định và kinh tế

Công trình nhà A thuộc khu văn phòng làm việc và nhà ở của Ủy ban nhândân Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội dự kiến xây dựng quy mô 5 tầng với diện tích xâydựng khoảng 4000m2

Qua tài liệu đánh giá sơ bộ điều kiện ĐCCT trên lô đất xây dựng, nhìnchung khu xây dựng có địa tầng phức tạp, gồm nhiều lớp có các tính chất cơ lýkhác nhau, bề dày biến đổi mạnh Nhiều lớp đất yếu nằm xen kẹp có bề dày khálớn.

Lớp 1 là lớp đất lấp có thành phần hỗn tạp Có bề dày trung bình là 1,65m, lớp này không có ý nghĩa trong xây dựng nền móng

Lớp 2 là lớp sét pha màu vàng nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng Có bề dày trung bình là 2,75m, sức chịu tải quy ước là 1.105 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng

là 137,8 kG/cm2 Đây là lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến dạng nhỏ, khả năng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt

Lớp 3 là lớp sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm Có bề dày trung bình 3,3m, sức chịu tải quy ước là 0,842 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng là 70,9

kG/cm2 Đây là lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng trung bình, nên có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình

Lớp 4 là lớp bùn sét pha lẫn nhiều hữu cơ màu xám đen Có bề dày trung bình là 12,7m, sức chịu tải quy ước là 0,43 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng là 17,4 kG/cm2 Đây là lớp đất yếu, sức chịu tải và tính biến dạng lớn nên không có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình

Lớp 5 là lớp cát pha lẫn nhiều hữu cơ màu xám đen, xám ghi, trạng thái chảy

Có bề dày trung bình là 3,05m, sức chịu tải quy ước là 0,83 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng là 27, 9 kG/cm2.đây là lớp đất có sức chịu tải và tính biến dạng lớn, nên

có khả năng làm lớp đặt móng cho công trình

Lớp 6 là lớp cát hạt trung màu xám đen, trang thái chặt vừa.Có bề dày trung bình là 3,65m, sức chịu tải quy ước là 4 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng là 300 kG/

cm2 Đây là lớp đất có sức chịu tải tốt và tính biến dạng nhỏ, khả năng làm lớp đặt móng cho công trình rất tốt

Với cấu trúc đất nền như trên, khi khi xây dựng công trình có tải trọng trung bình ( tải trọng 190 Tấn/trụ ), có thể phát sinh các vấn đề ĐCCT sau :

- Vấn đề ổn định về cường độ của đất nền

- Vấn đề ổn định về biến dạng của công trình

- Vấn đề nước chảy vào hố móng

Sau đây ta xét chi tiết các vấn đề trên:

2.1 Vấn đề ổn định về cường độ của đất nền

Với cấu trúc địa chất và tải trọng 190 Tấn/trụ của khu nhà 5 tầng ở đây ta sử dụng giải pháp móng nông trên nền thiên nhiên là không hợp lý cả về kinh tế và kỹthuật Vì vậy sử dụng giải pháp móng cọc ma sát sẽ tối ưu nhất với cọc là bê tông cốt thép đúc sẵn, thi công bằng phương pháp máy đóng Diezen

Với giải pháp móng cọc ma sát tôi nhận thấy cọc phải được cắm vào lớp số 6: Cát hạt trung màu xám đen, trạng thái chặt vừa, N30= 24 Có sức chịu tải quy ước là 4 kG/cm2, mô đun tổng biến dạng là 300 kG/cm2

Dựa vào mặt cắt ĐCCT ta thấy cấu trúc lỗ khoan K1 có đặc điểm địa tầng biến đổi mạnh, gần khu nhà A nhất cho nên khi tính toán ta chọn cấu trúc địa chất của lỗ khoan K1 làm cấu trúc địa chất điển hình

2.1.1 Chọn loại vật liệu và kết cấu cọc

Căn cứ vào điều kiện ĐCCT và kết cấu công trình 190 T/trụ ở đây ta dùng cọc

ma sát, cấu tạo bằng bê tông cốt thép đúc sẵn, tiết diện 3535cm, chiều dài mỗi đoạn6m, bêtông Mác300 ¿, cốt thép dọc chịu lực là 4 thanh thép 18, loại thép CT-5, cốtthép đai loại 6 thép trơn, với khoảng cách 5-10 cm ở hai đầu và 15-20 cm ở đoạngiữa Các cọc nối với nhau bằng bản thép dày và được hàn bằng điện

2.1.2 Chọn độ sâu đặt đài cọc chiều dài cọc

Bê tông làm đài Mác 300#, ta chọn đài cọc là đài thấp, chiều sâu đặt đài là h

= 1,5m Bề dày của đài là 1,0m, đầu cọc ngàm vào đài là 0,5m Sử dụng 6 cọc bê tông cốt thép nối với nhau có tổng chiều dài là 24m Vậy chiều dài cọc còn lại là 23,5m và tổng độ sâu từ mặt đài đến mũi cọc là L =25m Với cách chọn trên thì mũi cọc cắm vào lớp cát hạt trung là 1,6m

2.1.3.1 Xác định sức chịu tải theo vật liệu làm cọc

Đối với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải của cọc được tính toán theo côngthức sau:

Pvl = k.m.(Rbt.Fbt +Rct.Fct) (2-1)

Trong đó:

Pvl: Sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu làm cọc (T)

m : Hệ số điều kiện làm việc, thường lấy m = 0,85

Rbt : Cường độ kháng nén giới hạn của bê tông,

Rbt= 40%mac bê tông =( 40%).300 = 120 (kG/cm2 ) = 1200 (T/m2)

Rct : Cường độ kháng nén giới hạn của cốt thép, Rct=30000(T/m2)

Fbt : Diện tích tiết diện ngang của bê tông (m2)

2.1.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

Theo quy phạm sức chịu tải đối với cọc ma sát chịu nén được xác định theocông thức:

m: Hệ số điều kiện làm việc, lấy theo bảng (2-1)

α 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc, lấy theo bảng (2-2)

α 2 : Hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, trong trường hợp cọc nhồi lấytheo bảng (2-3) còn các trường hợp khác lấy α 2=1

α 3 : Hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chân cọc đến sức chịu tải của nềnđất ở mũi cọc, được xác định theo bảng (2-4)

U : Chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 4.0,35 =1,4 (m)

li : Chiều dày của lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua (m), bảng (2-6)

n : Số lớp đất trong phạm vi chiều dài cọc, n=6

τi : Lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên

qua; (T/m2), xác định theo bảng (2-5)

Fc : Diện tích tiết diện ngang của cọc

R : Cường độ của nền đất dưới mũi cọc (T/m2) Với cát hạt trung có chiềusâu đóng cọc từ mặt đất là L =25m, ta lấy R = 500 (T/m2), theo bảng(2-7)

Hạbằngbúathường

Hạ bằngxói nước

Hạ bằng máy chấn động khilớp đất tại mũi cọc làCát Cát pha Sét pha Sét

Khoan lỗ dẫn hướng để ống cọc với đường kính lỗ khoan 0,6 0,5

Hạt

to vàvừa

Hạtnhỏ

Hạtbụi

0(*) Khi đóng bằng phương pháp xói phải nhân với hệ số 0,9

Bảng 2- 6: Lực ma sát trung bình theo loại đất

Tên

lớp

Độsâutrungbình lớpđất (m)

Zi=h+li/2(m)

Chiều dày mỗi lớp

5305606006807508208809401000

380400430490560620680740800

280300320350400450

500

550600

180190210240280310340370400

120130140150160170180190200

70808590100110120130140

Tra bảng và thay vào công thức (2-2) ta được:

Pđn = 0,7.0,85.(1,1.1.1,4.32,598 + 0,7.0,1225.500) = 55,38 (T)

Sau khi tính sức chịu tải theo hai cách ta thấyPvl > 2Pđn vì vậy ta sử dụng tải trọngtính toán Ptt = Pđn = 55,38 (T)

2.1.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc vào trong đài

2.1.4.1 Xác định kích thước đài cọc, số lượng cọc trong đài

бtb: áp lực tác dụng lên đáy đài

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc Ptt = 55,38 (T)

d : Kích thước cọc, d =0,3 m

Thay số vào công thức (2 - 3) ta có:

бtb = 55,38(3.0,35)2= 50,23 (T/m2)Diện tích đáy đài sơ bộ được tính như sau:

Fd =б P tc

tb−γ tb h(2- 4)

Trong đó:

Fd : Diện tích của đáy đài (m2)

Ptc : Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đỉnh đài (T)

Thay số vào công thức (2- 4) ta có:

Fd = 50,23−(2,0.1,5)190 = 4,02 (m2)Chọn đài có dạng hình vuông và có cạnh là 2,0m x 2,0m

b Xác định số lượng cọc trong đài

Số lượng cọc trong đài được tính sơ bộ như sau:

n= β∑N

P tt (2-5)

Trong đó: n: Số lượng cọc trong đài

Ptt: Sức chịu tải tính toán của cọc Ptt = 55,38 (T )

β : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen,

Ptc : Tải trọng tính toán tác dụng lên đài cọc, Ptc= 190(T )

Gd : Trọng lượng của đài cọc

Gd = γdai

tb.h.Fd = 2,0.1,5.4,0 = 12,0(T)Vậy ∑N = 190+12 = 202 (T)

Thay số vào công thức (2-5) ta được:

Cọc được ép đến độ sâu thiết kế là 25m, đảm bảo điều kiện này khoảng cách

2 tâm cọc gần nhất được chọn bằng 4d = 1,4 m Mép ngoài cùng của cọc đến mép đài chọn bằng 10cm

Hình 2-1 : Sơ đồ bố trí cọc vào đài

2.1.5 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đài.

2.1.6 Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc

Trị số trung bình của góc ma sát trong:

ϕ tb tc =

∑ϕ i tc .l i

∑l i ( 2-6)

Trong đó :

ϕ tb tc : Góc ma sát tiêu chuẩn trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua, độ

li : Tổng chiều dày các lớp đất mà cọc xuyên qua, m

li : Chiều dày các lớp đất cọc xuyên qua, m

h = 1, 5 m



2 1 A A

B1 2

L = 25 m

Ptc

Hình 2-2: Sơ đồ xác định kích thước móng khối quy ước.

Góc mở của móng khối quy ước xác định theo công thức:

Ptc: Tải trọng tiêu chuẩn, Ptc= 190 (T)

Gđ: Trọng lượng của đài, Gđ = γdai

Vậy ứng suất tác dụng lên móng là:

Thay số vào công thức (2-8) ta được: бtb =739,7313,60 = ¿ 54,39(T/m2)

áp dụng công thức tính Rtc

Rtc =m.(A.Bqư + B.Hqư)dat

tb+ c.D (2-9)Trong đó:

m : Hệ số điều kiện làm việc, lấy m =1

c : Lực dính kết của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước, lớp này là lớp cáthạt trung nên lấy c = 0

A, B, D : Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong củalớp đất dưới đáy móng quy ước

Với  = 3500, tra bảng ta có:

Bqư =A1 , Hqư : Chiều rộng và chiều sâu của móng khối quy ước

Bqư = 1,8+2.(tg2018’.23,5) = 3,69m; Hqư = 25,0m; dat

tb = 1,66 T/m3.Thay số vào công thức (2-9) ta được:

Rtc = 1.(1,68.3,69.1,8+7,73.25,0.1,66) +0.9,59 = 331,95(T/m2)

Ta thấy: бtb = 54,39 (T/m2) < Rtc =331,95 (T/m2)

Kết luận: Thỏa mãn điều kiện, như vậy đất nền dưới mũi cọc ổn định về sức chịutải Vậy nền ổn định về cường độ chịu tải

2.1.7 Kiểm tra cường độ đài cọc

Để tránh khả năng chọc thủng của cọc đối với đài cọc, thì việc thiết kế đàicọc phải thoả mãn điều kiện sau :

Sau khi xây dựng móng khối quy ước, ta coi móng khối quy ước như móngnông trên nền đất thiên nhiên để tính lún Khi đó kết quả tính toán kiểm tra phảithoả mãn điều kiện:

S < [ Sgh]Với công trình nhà dân dụng và công nghiệp ta tra được [Sgh] =8 cm

Để tính độ lún cuối cùng của móng cọc tôi sử dụng phương pháp phân tầnglấy tổng Giả sử nền đất dưới mũi cọc là cát hạt trung màu xám đen trạng thái chặtvừa, do giai đoạn khảo sát sơ bộ thì các lỗ khoan chưa khoan xuống sâu hơn 25mđược, vì thế khi khảo sát địa chất công trình phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuậtcông tác khoan thăm dò được tiến hành sâu hơn Theo phương pháp này đất dướiđáy móng được chia thành các lớp phân tố bề dày mỗi lớp là hi = 0,25.A1=0,25.Bqư = 0,5m

Độ lún của móng được xác định theo công thức: S=

 : Hệ số tra bảng, đối với đất cát lấy  = 0,8

Eo: Mô đun tổng biến dạng của lớp đất thứ i

Tính zi để vẽ biểu đồ phân bố ứng suất phụ thêm và tính ứng suất bản thân σ bt

của đất để từ đó xây dựng vùng hoạt động nén ép:

Hqư : Chiều sâu móng khối quy ước, Hqư=25m

Ta lập được bảng tính toán sau: