chuyên đề nền móng phần 10 pps

Cọc tràm được sử dụng trong xây dựng nền móng công trình với hai phương diện :  Dùng như một loại vật liệu gia cố nền : lúc này số lượng cọc tràm được xác định dựa vào hệ số nén chặt yê

10 1050

730

350

400

240

Ghi chú : Các giá trị trong bảng trên, tử số ứng với đất rời, mẫu số ứng với đất dính

Phạm vi áp dụng :

- Những loại đất phù hợp với sử dụng cọc tràm là : cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời bão hòa nước, các loại đất dính như : cát pha, sét pha và sét ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, các loại đất bùn, than bùn và bùn

- Đỉnh cọc tràm khi thiết kế phải đảm bảo luôn luôn ở dưới mực nước ngầm thấp nhất và nước ngầm không có tính xâm thực Ở những nơi có thủy triều lên xuống, đỉnh cọc phải ở dưới mực nước thấp nhất (lưu ý đây là điều kiện bắt buộc, đảm bảo cho cọc tràm không bị mục trong quá trình sử dụng)

- Tuổi của cây tràm làm cọc ít nhất là 6 năm trở lên Khi khai thác, đường kính ngọn không được nhỏ hơn 4cm với cọc dài hơn 4m và không nhỏ hơn 5cm khi cọc có chiều dài nhỏ hơn 4m

- Cọc tràm chỉ được sử dụng cho móng cọc đài thấp, chịu tải trọng thẳng đứng là chính, không thích hợp với móng cọc đài cao khi có tải trọng ngang tác dụng

- Không nên dùng cọc tràm ở những vùng có hiện tượng động đất hoặc đất hoàng thổ có tính lún ướt

4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm

Cọc tràm được sử dụng trong xây dựng nền móng công trình với hai phương diện :

 Dùng như một loại vật liệu gia cố nền : lúc này số lượng cọc tràm được xác định dựa vào hệ số nén chặt yêu cầu (tương tự như tính toán cọc cát)

 Dùng như một loại móng cọc : cọc tràm sẽ tiếp thu tải trọng từ đáy móng truyền xuống các lớp đất tốt ở bên dưới

a Lựa chọn chiều dài cọc

Căn cứ vào địa tầng của khu vực xây dựng và đặc điểm về thủy văn (mực nước ngầm), lựa chọn lớp đất đặt mũi cọc, từ đó chọn độ sâu chôn móng và chiều dài cọc Cần lưu ý như sau :

Cố gắng lựa chọn lớp đất tốt để đặt mũi cọc (làm tăng thành phần sức chịu tải do phản lực mũi của coc

Linh hoạt trong việc lựa chọn độ sâu chôn móng sao cho chiều dài cọc phù hợp với khả năng cung ứng ngoài thị trường, mặt khác cố gắng để cọc nằm dưới mực nước ngầm, tránh cọc bị mục do khô nước

b Trường hợp tính toán cọc theo phương diện làm chặt đất

Sử dụng cho đất yếu có hệ số thấm lớn K > A.10-5 (A = 0,1 – 9,9) như : bùn cát pha sét, bùn sét pha cát, than bùn, đất lún sụp : trường hợp này cọc tràm đóng vào đất nền có tác dụng như những nêm nén chặt đất

- Từ điều kiện về nén chặt đất (hệ số rỗng yêu cầu eyc), khi đất bí lún xuống một khoảng S, để cân bằng với diện tích đơn vị F, thì FS chính là thể tích cần bổ sung vào trong đất

Ta có :

.H e 1

e e S

o

yc o





- Thể tích hạt trong khối đất ban đầu V (V = FH) là :

o hạt 1 e

1 FH V



H : chiều cao vùng đất cần gia cố;

o e 1

1

 : thể hạt của một đơn vị thể tích đất

- Trước và sau khi nén chặt thể tích đất Vhạt là không thay đổi nên :

yc

o 1 e

FH' e

1

FH





o

yc e 1

e 1 H H'







- Từ đó xác định được số lượng cọc tràm cần thiết để nén chặt 1 đơn vị diện tích đất :

)

)

o 2

yc o 2

o

yc o 2

e 4(e d

4S e 1

e e d

4S /4

d

S.1m n























Trong công thức trên, d là đường kính cọc tràm, tính bằng m Khi đường kính tính bằng cm thì số lượng cọc tràm là :

)

)

o 2

yc o

e (1 d

e 40000(e n







 (cọc/m2)

Từ đó sẽ bố trí cọc, thông thường mật độ các cọc thường chọn là 16 cây/m2; 25 cây/m2 hoặc 36 cây/m2 tương ứng với khoảng cách giữa các cọc là 25x25cm; 20x20cm hoặc 17x17cm

c Tính toán cọc tràm như một loại móng cọc

- Sức chịu tải của cọc tràm theo vật liệu :

Pvl = 0,6RngFc

Trong đó :

Rng : Cường độ chịu nén tính toán dọc thớ của cọc tràm tra bảng trên

Fc : diện tích tiết diện ngang của cây tràm

- Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền :

2

n 1

c 1

c c

l f d k

F R









Trong đó :

Fc : diện tích tiết diện ngang của cây tràm ở mũi cọc

Rc : Sức kháng tính toán của đất dưới mũi cọc – tra bảng trên

dc : đường kính cọc (đường kính trung bình);

fi : ma sát đơn vị giữa đất và thành cọc;

li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua;

k1; k2 : hệ số an toàn, lấy bằng 1,5 – 2

fi có thể xác định như sau :

 f i xi tgI c i

zi

xi  

  01

i i

zi  h

 

zi

xi 

 , : thành phần ứng suất ngang và ứng suất thẳng đứng do lớp đất thứ i, do trọng lượng của đất nền xung quanh cọc gây nên (lấy giá trị trung bình của lớp đất thứ i)

ζ01 : hệ số nén ngang của lớp đất thứ i (tra bảng dưới đây)

Hệ số nén ngang của đất

 fi xác định dựa vào sức kháng xuyên của đất (Rcx) xác định bằng thí nghiệm hiện trường :

fi = 0,01 Rcx khi Rcx 25 kg/cm2

fi = 0,005 Rcx khi Rcx ≥ 100 kg/cm2 Các giá trị ở giữa có thể xác định bằng cách nội suy

- Có thể kể đến hiệu ứng nhóm cọc tràm theo công thức Labarre :

90.m.n

1).m (n

1).n (m

l

d arctg 1

C

c

c e











Trong đó : d c: đường kính cọc; lc : khoảng cách giữa các cọc

m : số hàng cọc; n : số cọc trong mỗi hàng

Chương 5

CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG

5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT

5.1.1 Mục đích

- Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa chất công trình của vùng, khu vực xây dựng công trình bao gồm :

+ Địa hình, địa mạo

+ Cấu trúc địa chất

+ Thành phần + Trạng thái và tính chất của đất đá

+ Địa chất thủy văn, các hiện tượng địa chất

- Dự báo sự biến đổi điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn khi xây dựng và sử dụng công trình

5.1.2 Nội dung chính của công tác khảo sát địa chất

- Thu thập phân tích và tổng hợp các số liệu, tài liệu và điều kiện tự nhiên đã khảo sát trước đây

- Đo vẽ địa chất công trình

- Nghiên cứu địa hình, địa vật lý

- Khoan thăm dò lấy mẫu đất, đá, mẫu nước làm thí nghiệm trong phòng

- Tiến hành thí nghiệm hiện trường để xác định các tính chất cơ lý của đất đá

- Chỉnh lý tài liệu, số liệu, lập báo cáo tổng kết về địa chất công trình

5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập)

Yêu cầu kỹ thuật cho công tác khảo sát phải nêu được các nội dung chính sau đây :

- Xác định mục đích khảo sát phục vụ cho các giai đoạn thiết kế : thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, bản vẽ thi công

- Nêu đặc điểm kết cấu và những thông số chính của công trình sẽ xây dựng; các loại tải trọng và tác động lên nền móng

- Dự kiến loại móng; cao độ san nền, độ biến dạng cho phép đối với công trình

- Những yêu cầu đặc biệt đối với công tác khảo sát, mức độ chính xác yêu cầu

- Các bản vẽ, sơ đồ cần thiết

- Thời hạn giao nộp báo cáo, thời gian, thời điểm khảo sát

Các nội dung trên do cơ quan thiết kế (người chủ trì thiết kế kết cấu lập) Tuỳ theo mức độ yêu cầu có thể lập cho từng giai đoạn thiết kế

Từ yêu cầu trên, cơ quan khảo sát lập phương án kỹ thuật, đề cương khảo sát

5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC

Ngoài các yêu cầu chung về công tác khảo sát nói chung, đối với thiết kế và thi công móng cọc cần bổ sung các yêu cầu sau :

5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát

Trên cơ sở nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát do cơ quan thiết kế lập, cơ quan khảo sát phải lập phương án khảo sát bao gồm các nội dung sau :

- Dự kiến chiều sâu đặt cọc (đài cọc, chiều dài cọc)

- Xét đến mối quan hệ giữa chiều dầy tầng chịu nén tới sự bố trí khối cọc trên mặt bằng, kích thước của cọc

- Sự ảnh hưởng của sức chịu tải và độ lún với đất nền và các công trình xung quanh

- Hiện tượng ma sát âm (nếu có)

- Công nghệ thi công móng

- Thử nghiệm cọc tại hiện trường

5.2.2 Nội dung khảo sát

- Khoan lấy mẫu đất, đá, nước để thí nghiệm trong phòng; xác định lớp đất đặt mũi cọc Mũi khoan phải đi vào lớp đất đặt mũi cọc ít nhất 1,5m và phải có 3 hố khoan đi sâu vào 3m.?

- Thí nghiệm xuyên động để xác định chính xác lớp đất đặt mũi cọc và chọn phương pháp đóng cọc

- Thí nghiệm địa vật lý (nếu cần thiết) xác định cấu trúc khối đất đá, phong hoá, hang động, địa chấn

5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát

Căn cứ vào cấp đất, tính chất của đất đối với cọc, quy định khảo khối lượng khảo sát như sau :

5.2.3.1 Nhà dưới 9 tầng

Tải dưới tường lên móng  50 T/m; Tải dưới cột khung 300 tấn

- Khoan :

 Đất cấp 1 : lưới hố khoan 70x70m, mỗi nhà phải có ít nhất 1 hố khoan

 Đất cấp 2 : lưới hố khoan 50x50m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan

 Đất cấp 3 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan

- Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên địa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị

- Thí nghiệm xuyên tĩnh :

 Đất cấp 1 : lưới xuyên tĩnh 35x35m, ít nhất 2 điểm/nhà

 Đất cấp 2 : lưới xuyên tĩnh 25x25m, ít nhất 3 điểm/nhà

 Đất cấp 3 : lưới xuyên tĩnh 15x15m, ít nhất 5 điểm/nhà

5.2.3.2 Nhà dưới 16 tầng

Tải dưới tường lên móng  300 T/m; Tải dưới cột khung 2.000 tấn

- Khoan :

 Đất cấp 1 : lưới hố khoan 50x50m, mỗi nhà phải có ít nhất 2 hố khoan

 Đất cấp 2 : lưới hố khoan 40x40m, mỗi nhà phải có ít nhất 3 hố khoan

 Đất cấp 3 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 5 hố khoan

- Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên địa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị

- Thí nghiệm xuyên tĩnh :

 Đất cấp 1 : lưới xuyên tĩnh 25x25m, ít nhất 5 điểm/nhà

 Đất cấp 2 : lưới xuyên tĩnh 20x20m, ít nhất 7 điểm/nhà

 Đất cấp 3 : lưới xuyên tĩnh 15x15m, ít nhất 10 điểm/nhà

- Thí nghiệm nén ngang : ít nhất 6 chỉ tiêu / đơn nguyên địa chất (để xác định modun biến dạng ngang)

5.2.3.3 Nhà từ 16 đến 28 tầng

Tải dưới cột khung < 2.000 tấn

- Khoan :

 Đất cấp 1 : lưới hố khoan 40x40m, mỗi nhà phải có ít nhất 3 hố khoan

 Đất cấp 2 : lưới hố khoan 30x30m, mỗi nhà phải có ít nhất 4 hố khoan

 Đất cấp 3 : lưới hố khoan 20x20m, mỗi nhà phải có ít nhất 5 hố khoan

- Thí nghiệm trong phòng : Mỗi đơn nguyên địa chất, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị

- Thí nghiệm xuyên tĩnh :

 Đất cấp 1 : lưới xuyên tĩnh 20x20m, ít nhất 6 điểm/nhà

 Đất cấp 2 : lưới xuyên tĩnh 15x15m, ít nhất 8 điểm/nhà

 Đất cấp 3 : lưới xuyên tĩnh 10x10m, ít nhất 10 điểm/nhà

- Thí nghiệm nén ngang : ít nhất 6 chỉ tiêu / đơn nguyên địa chất (để xác định modun biến dạng ngang)

- Thí nghiệm cọc tại hiện trường : xác định sức chịu tải của cọc bằng thử tải trọng tĩnh và tải trọng động Không ít hơn 2 thí nghiệm / 1 đơn nguyên địa chất

5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG

- Công tác khảo sát phải cung cấp đầy đủ số liệu tin cậy cho thiết kế và thi công

- Do tính chất quan trọng của nền móng nhà cao tầng, cần bổ sung các công tác sau :

5.3.1 Thí nghiệm hiện trường

- Khoan lấy mẫu nguyên dạng của đất dính, thí nghiệm SPT, lấy mẫu xáo trộn Chiều sâu hố khoan phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu sau đây :

 5m sau khi trị số kháng xuyên NSPT đạt 50 búa/ 30cm, trong khoảng tiếp theo N > 50

 Khi nhà lớn hơn 10 tầng, yêu cầu như trên nhưng NSPT > 100

 Trường hợp không đạt yêu cầu trên phải báo cho thiết kế biết để đề xuất biện pháp cần thiết

 Số lượng hố khoan  3 hố / công trình

- Tiến hành trên các thí nghiệm nếu cần thiết : xuyên tĩnh (với đất rời) cát cánh (với đất yếu), quan trắc nước (để thiết kế tầng hầm, thấm) Đo áp lực nước theo độ sâu, thấm, đo điện trở

- Tröôøng hôïp ñaịc bieôt : xaùc ñònh tuùi khí, thaâu kính buøn,

5.3.2 Thí nghieôm trong phoøng

- Xaùc ñònh caùc chư tieđu vaôt lyù, ñeơ nhaôn dáng vaø phađn loái ñaât – ñaùnh giaù nhöõng hoát ñoông ñòa chaât coù theơ xạy ra

- Xaùc ñònh caùc chư tieđu cöôøng ñoô thođng qua keât quạ neùn 3 trúc, neùn 1 trúc hoaịc neùn tröïc tieâp - duøng ñeơ thieât keâ caùc phaăn ngaăm cụa cođng trình

- Thí nghieôm neùn coâ keât xaùc ñònh tính bieân dáng cụa ñaât neăn, xem xeùt khạ naíng hình thaønh ma saùt ađm

- Thí nghieôm xaùc ñònh heô soâ thaâm : Coù theơ xaùc ñònh töø thí nghieôm neùn coẫ keât, tính toaùn löu löôïng nöôùc ñeơ thieât keâ giại phaùp thi cođng hoâ ñaøo, cóc nhoăi

5.4 XÖÛ LYÙ SOÂ LIEÔU KHẠO SAÙT ÑÒA CHAÂT VAØ THÍ NGHIEÔM

5.4.1 Nguyeđn taĩc chung

Thođng thöôøng trong thöïc teâ xađy döïng, ñeơ ñạm bạo ñoô tin caôy cụa caùc soâ lieôu khạo saùt ñòa chaât cođng trình, chuùng ta phại tieân haønh khoan ñaøo ôû nhieău ñieơm khaùc nhau vôùi soâ löôïng maêu thí nghieôm ñaùp öùng theo quy ñònh ôû caùc phaăn tređn ñađy Tuy nhieđn, do nhieău nguyeđn nhađn, nhöõng soâ lieôu veă caùc chư tieđu cô lyù cuạ ñaât thöôøng phađn taùn, khođng gioâng nhau, thaôm chí ngay ôû cuøng moôt maêu ñaât nhöng coù theơ cho nhöõng keât quạ khaùc bieôt

Nhöõng sai soâ coù theơ do nhöõng nguyeđn nhađn sau ñađy :

- Söï khođng ñoăng nhaât vaø khođng lieđn túc cụa neăn ñaât

- Ạnh höôûng cụa quaù trình laây maêu, vaôn chuyeơn vaø bạo quạn maêu laøm cho maêu bò xaùo troôn so vôùi ban ñaău

- Sai soâ do ñoô chính xaùc cụa maùy moùc, thieât bò vaø söï chụ quan cụa ngöôøi laøm thí nghieôm

Ñeơ ñạm bạo ñoô chính xaùc vaø möùc ñoô tin caôy cụa caùc chư tieđu, tính chaât cụa ñaât, tuøy thuoôc vaøo möùc ñoô nghieđn cöùu vaø giai ñoán khạo saùt, loái cođng trình vaø caâp cođng trình, … caăn phại tieân haønh moôt soâ löôïng thí nghieôm nhaât ñònh ñeơ xaùc ñònh caùc chư tieđu cho phuø hôïp

ÔÛ giai ñoán thieât keâ sô boô vaø thieât keâ cô sôû chư yeđu caău caùc chư tieđu toơng hôïp Ôû giai ñoán thieât keâ chi tieât caăn khạo saùt boơ sung vaø xaùc ñònh caùc chư tieđu tính toaùn phúc vú cho thieât keâ neăn moùng theo caùc tráng thaùi giôùi hán

5.4.2 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất

Trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ lực dính đơn vị và góc ma sát trong) là trị trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng rẽ Trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong là các thông số tìm được bằng phương pháp bình phương bé nhất từ quan hệ đường thẳng giữa sức chống cắt và áp lực nén

Trị tiêu chuẩn Atc các đặc trưng của đất từ kết quả thí nghiệm trực tiếp trong phòng và ngoài hiện trường xác định theo công thức :





 n

i i

A

1

n

1

Atc

Trong đó : A – trị số riêng biệt của các đặc trưng

n – số lần thí nghiệm các đặc trưng

Xử lý các kết quả thí nghiệm cắt trong phòng nhằm xác định trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị Ctc và góc ma sát trong tc tiến hành bằng phương pháp bình phương bé nhất :

Sức chống cắt của mẫu đất :

τ = ptg + c Trong đó p là áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất

Trị tiêu chuẩn Ctc và tgtc được tính toán theo công thức :













n

i

n

i

n

i

i i n

i i i

i tc

p p

p c

2













n

i

n

i i n

i i i

i tc

p p

n tg



Trong đó :

2

1 1



















n

i i n

i

p n

n – số lần thí nghiệm đại lượng τ Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình quy định rằng, trong mọi trường hợp, khi tính toán nền phải dùng trị tính toán các đặc trưng của đất A, xác định theo công thức :

d

tc

k A

A 

Trong đó kđ là hệ số an toàn về đất

Khi xác định các giá trị tính toán của c,  và dung dung trọng tự nhiên

γ thì hệ số an toàn kđ phụ thuộc vào sự thay đổi của các đặc trưng, số lần thí nghiệm và xác suất tin cậy  Đối với các đặc trưng khác cho phép lấy kđ = 1, nghĩa là trị tính toán cũng là trị tiêu chuẩn

Xác suất tin cậy quy định như sau :

 = 0,95 khi tính nền theo sức chịu tải, lúc này các giá trị c,  và γ ký hiệu là cI , I và γI

 = 0,85 khi tính nền theo biến dạng Lúc này các giá trị c,  và γ ký hiệu là cII , II và γII

Hä số an toàn kđ xác định theo công thức :







1

1

d k

Trong đó : ρ – chỉ số độ chính xác đánh giá trị trung bình các đặc trưng của đất được quy định như sau :

 Để xác định c và tg : ρ = t.v

 Để xác định Rn (cường độ giới hạn về nén một trục) và γ :

n

v t

kd 

 

Trong đó :

t - hệ số tra bảng tùy thuộc vào xác suất tin cậy đã cho () và số bậc

tư do (n – 1) khi xác định trị tính toán Rn và (n-2) khi xác định trị tính toán c và 

v – hệ số biến đổi của các đặc trưng :

tc A

;

Trong đó :  - sai số toàn phương trung bình các đặc trưng tính toán theo các công thức dưới đây :

 Đối với c và tg :









1 i

2 i

Δ

1





