chuyên đề nền móng phần 5 ppsx

Đây là biện pháp mới đ-ợc sử dụng ở n-ớc ta và với những công trình đã đ-ợc thoát n-ớc theo ph-ơng thẳng đứng của bấc thấm chứng tỏ tốc độ cố kết của nền đất yếu là nhanh so với các ph-ơ

q P (z,r,t)

h m

1

v

- Mửực ủoọ coỏ keỏt :

r z n

t

t SS 1 -P (z,qr,t) 1 - M M

Trong caực coõng thửực treõn :

mv : heọ soỏ neựn cuỷa ủaỏt;

e1 : heọ soỏ roóng ban ủaàu cuỷa ủaỏt;

q : taỷi troùng phaõn boỏ ủeàu cuỷa coõng trỡnh;

Pn(z,r,t) : aựp lửùc nửụực loó roóng;

h : chieàu daứy lụựp ủaỏt coự gieỏng caựt

3.5.3 Thi coõng gieỏng caựt

Quaự trỡnh thi coõng gieỏng caựt noựi chung gioỏng nhử coùc caựt Coự theồ haù oỏng theựp xuoỏng baống maựy ủoựng hoaởc maựy rung Gieỏng caựt noựi chung chửa ủửụùc sửỷ duùng phoồ bieỏn ụỷ nửụực ta

3.6 GIA COÁ NEÀN BAẩNG BAÁC THAÁM

3.6.1 Phaùm vi aựp duùng

Đây là biện pháp mới đ-ợc sử dụng ở n-ớc ta và với những công trình đã

đ-ợc thoát n-ớc theo ph-ơng thẳng đứng của bấc thấm chứng tỏ tốc độ cố kết của nền đất yếu là nhanh so với các ph-ơng pháp khác Biện pháp này có thể sử dụng đ-ợc rộng rãi vì theo kinh nghiệm n-ớc ngoài, đây là biện pháp hữu hiệu trong bài toán giải quyết tốc độ cố kết của nền đất yếu

Công nghệ này thích dụng cho việc xây dựng nhà ở có số tầng có số tầng

3 ~ 4 tầng xây dựng trên nền đất mới lấp mà d-ới lớp đất lấp là lớp bùn sâu

3.6.2 Moõ taỷ veà coõng ngheọ

Nền đất sình lầy, đất bùn và á sét bão hoà n-ớc nếu chỉ lấp đất hoặc cát lên trên, thời gian để lớp sình lầy cố kết rất lâu kéo dài thời gian chờ đợi xây dựng Cắm xuống đất các ống có bấc thoát n-ớc thẳng đứng xuống đất làm thành l-ới ô với khoảng cách mắt l-ới ô là 500 mm Vị trí ống có bấc nằm ở mắt l-ới ống thoát n-ớc có bấc th-ờng cắm sâu khoảng 18 ~ 22 mét

Ống thoát n-ớc có bấc có đ-ờng kính 50~60 mm Vỏ ống bằng nhựa có rất nhiều lỗ châm kim để n-ớc tự do qua lại Trong ống để bấc bằng sợi pôlime dọc theo ống để n-ớc dẫn theo bấc lên, xuống, trong ống

Ph-ơng pháp này đ-ợc gọi là ph-ơng pháp thoát n-ớc thẳng đứng (vertical drain)

Việc cắm ống xuống đất nhờ loại máy cắm bấc thấm

Khi nền đất đ-ợc đổ các lớp cát bên trên để nâng độ cao đồng thời dùng làm lớp gia tải giúp cho sự chắt bớt n-ớc ở lớp d-ới sâu để lớp đất này cố kết đủ khả năng chịu tải, n-ớc trong đất bị áp lực của tải làm n-ớc tách ra và lên cao

theo bấc, đất cố kết nhanh Khi giảm tải, n-ớc chứa trong ống có bấc mà không hoặc ít trở lại làm nhão đất Kết hợp sử dụng vải địa kỹ thuật tiếp tục chắt n-ớc trong đất và đổ cát bên trên sẽ cải thiện tính chất đất nền nhanh chóng

Vừa qua tại Vũng Tàu Bà Rịa nhiều nhà máy đ-ợc gia cố bằng ph-ơng pháp sử dụng bấc thấm và kết quả cho thấy rút ngắn đ-ợc thời gian ổn định nền

đất là đáng kể Đ-ờng quốc lộ số 5 nối Hà nội với Hải Phòng, nhiều đoạn nền

đất cũng đ-ợc gia cố bằng bấc thấm Bấc thấm đ-ợc dùng nhiều trong việc xây dựng đ-ờng đi qua vùng đồng bằng sông Hồng , đồng bằng sông Cửu Long Bấc thấm làm cho nền đất ổn định nhanh hơn chờ ổn định tự nhiên đ-ợc nhiều thời gian Bấc thấm đ-ợc sử dụng ở n-ớc ta trong vòng 5 năm trở lại đây

3.6.3 ệÙng duùng trong thửùc teỏ

a Trong n-ớc :

Việc sử dụng bấc thấm ở n-ớc ta mới xuất hiện khoảng 15 năm trở lại đây Những công trình sử dụng bấc thấm với số l-ợng nhiều tập trung cho các công trình nền đ-ờng nh- đ-ờng quốc lộ 5 - Hà nội - Hải Phòng, nhiều đoạn trên

đ-ờng quốc lộ 1A, nhất là những đ-ờng xa lộ tại đồng bằng sông Cửu Long nh- các đ-ờng thuộc các tỉnh miền Tây Nam bộ và nhiều con đ-ờng thuộc tỉnh Cà Mau Công trình dân dụng và công nghiệp sử dụng bấc thấm đ-ợc dùng rộng rãi

ở các khu công nghiệp ở Bà Rịa-Vũng Tàu nh- tại các nhà máy điện Phú Mỹ, nhà máy Hoá chất

b N-ớc ngoài :

Biện pháp sử dụng bấc thấm đ-ợc sử dụng cũng không quá lâu so với sự xâm nhập ph-ơng pháp công nghệ này vào n-ớc ta Tại Philippines, Indonêxia là những đảo có nhiều vùng trũng xình lầy, việc sử dụng bấc thấm khá phổ biến

HỡnhI V.5 Caộm baỏc thaỏm vaứo neàn seựt yeỏu

3.7 GIA CỐ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT

3.7.1 Gia cố nền đường

Đối với nền đất đắp, việc đặt vào 1 hoặc nhiều lớp vải địa kỹ thuật sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ ổn định của nền đường chống lại sự trượt trịn Mặt khác, vải địa kỹ thuật cịn cĩ tác dụng làm cho độ lún của nền đất đắp được đồng đều hơn

Phạm vi áp dụng : xử lý cục bộ sự mất ổn định của nền đất đắp, sử dụng nhiều trong các cơng trình giao thơng hoặc nền gia cố bằng đệm cát, giếng cát, gia cường cho tường chắn, …

Một số lưu ý khi gia cố nền đường :

Nên sử dụng các vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới kỹ thuật) cĩ cường độ cao, biến dạng nhỏ, lâu lão hĩa làm lớp thảm tăng cường cho nền đất đắp Hướng dọc hoặc hướng cĩ cường độ cao của lớp thảm phải thẳng gĩc với tim đường

Việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật khơng bị hạn chế bới điều kiện địa chất, nhưng khi nền đấtcàng yếu thì tác dụng càng rõ Số lớp thảm tăng cường phải dựa vào tính tốn để xác định, cĩ thể bố trí 1 hoặc nhiều lớp, cách nhau khoảng

15 – 30cm

Phải bố trí đủ chiều dài đoạn neo giữ, trong chiều dài đoạn neo, tỷ số của lực ma sát với mặt trên và mặt dưới của lớp thảm Pf và lực kéo thiết kế của lớp thảm Pj phải thỏa mãn điều kiện :

5 , 1

j

j

f

P

Gĩc ma sát giữa lớp thảm và vật liệu đắp f nên dựa vào kết quả thí nghiệm để xác định, nếu khơng làm được thí nghiệm, cĩ thể xác định theo cơng thức sau :

q

3

2 tgφ 

Trong đĩ q là gĩc ma sát trong xác định bằng thí nghiệm cắt nhanh của vật liệu đắp tiếp xúc với lớp thảm

3.7.2 Gia cố tường chắn đất

Hiện nay người ta chọn phương pháp gia cố phần đất đắp sau lưng tường bằng vải địa kỹ thuật hay các lưới kim loại để tạo ra các tường chắn đất mềm dẻo nhằm thay thế các loại tường chắn thông thường bằng tường cứng Các lớp vải địa kỹ thuật này sẽ chịu áp lực ngang từ khối đất sau lưng tường

 Cấu tạo tường chắn như sau :

Ghi chú : Pa1 = KaγH;

Pa2 = Kaq;

Sv : khoảng cách giữa các lớp vải (chiều dày lớp đất);

Le : chiều dài đoạn neo giữ cần thiết, Le ≥ 1m

Lr : chiều dài lớp vải nằm trước mặt trượt;

Lo : chiều dài đoạn vải ghép chồng

Tồng chiều dài : ∑L = Le + Lr + Lo + Sv

Chiều dài thiết kế : L = Le + Lr

 Tính toán khoảng cách và chiều dài lớp vải :

Xét áp lực ngang tác dụng lên 1m dài tường :

S

F T S

Pa v 

- Tính tốn được khoảng cách giữa các lớp vải : S P T F S

a

v 

Trong đĩ : FS - hệ số an tồn lấy bằng 1,3 – 1,5;

T : cường độ chịu kéo của vải (T/m; KN/m), được cung cấp

từ nhà sản xuất tùy theo mỗi loại vải

- Tính tốn chiều dài neo giữ cần thiết :

) Ztg 2(C

FS P S L

a

a v

e     ≥ 1m

- Tính tốn chiều dài lớp vải nằm trước mặt trượt :

Lr = (H-Z)tg(450-υ/2)

- Tính tốn chiều dài đoạn vải ghép chồng :

) Ztg 4(C

FS P S L

a

a v

o     ≥ 1m

Ngồi ra cần kiểm tra về điều kiện chống trượt và chống lật đổ của tường chắn như các loại tường chắn thơng thường

Hình IV.6 Tường vải địa kỹ thuật

Chương 4 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MÓNG CỌC

4.1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

4.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng

- Móng cọc khoan nhồi là loại móng đổ tại chỗ, thi công bằng phương pháp thủ công hoặc cơ giới tuỳ theo điều kiện về trang thiết bị

- Móng cọc khoan nhồi có thể áp dụng rộng rãi trong các ngành cầu đường, thuỷ lợi, xây dựng dân dụng và công nghiệp Đặc biệt là các công trình có tải trọng lớn như cầu, nhà cao tầng, nhà xây chen ở các đô thị vv

- Ở nước ta cọc khoan nhồi được sử dụng từ những năm 80, từ hình thức tạo lỗ bằng thủ công cho đến nay đã có những thiết bị hiện đại để tạo lỗ và đổ bê tông bằng các quy trình khác nhau

(Ví dụ : + Tháp truyền hình Tokyo đặt trên 8 cọc khoan nhồi, có đường kính D = 3,5m

+ Cầu Mỹ Thuận sử dụng khoan nhồi có đường kính D = 2,4m, dài 96m Mỗi trụ có 16 cọc sức chịu tải mỗi cọc là 6.307 tấn

+ Cầu Cần Thơ nhịp 500m, trụ có 6 cọc khoan nhồi D = 2,5 – 3,0m, sâu 100 – 120m)

- Những ưu điểm chính của cọc khoan nhồi :

+ Có sức chịu tải lớn, với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể tới hàng nghìn tấn

+ Thi công không gây ra chấn động đối với các công trình và môi trường ở xung quanh khắc phục được nhược điểm này của cọc đóng

+ Có thể mở rộng đường kính và tăng chiều dài cọc đến độ sâu tuỳ ý (đường kính phổ biến hiện nay từ 60 - 250cm Chiều sâu đến 100m) Khi điều kiện địa chất và thiết bị thi công cho phép, có thể mở rộng muĩ cọc hoặc mở rộng thân cọc để làm tăng sức chịu tải của cọc

+ Lượng thép bố trí trong cọc thường ít hơn so với các loại cọc lắp ghép (với cọc đài thấp )

- Những khuyết điểm của cọc khoan nhồi :

+ Việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi rất phức tạp, gây ra tốn kém trong thi công

+ Ma sát thành cọc với đất giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép

do quá trình khoan tạo lỗ

+ Việc sử lý các khuyết tật của cọc khoan nhồi rất phức tạp (trong một số trường hợp phải bỏ đi để làm cọc mới)

+ Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao để tránh các hiện tượng phân tầng khi thi công bê tông dưới nước có áp, cọc đi qua các lớp đất yếu có chiều dầy lớn

+ 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)

4.1.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi

Trình tự thiết kế móng cọc khoan nhồi gồm các bước sau :

- Xác định tải trọng xuống móng

- Chọn độ sâu chôn móng (cọc đài thấp)

- Lựa chọn cọc : Đường kính, chiều dài cọc

- Tính toán sức chịu tải của cọc

- Xác định số lượng cọc, bố trí cọc

- Kiểm tra áp lực trên đất nền về điều kiện biến dạng (tính lún)

- Tính toán đài cọc

- Kiểm tra khả năng chịu tải ngang

4.1.2.1 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng

Căn cứ vào kết quả tính toán phần kết cấu bên trên, xác định tải trọng tác dụng xuống móng Cần phải lưu ý điểm đặt của các thành phần tải trọng này để xác định tổng moment khi kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng (đây chính là vị trí khi xác định chiều dài tính toán của tầng dưới cùng khi giải khung)

4.1.2.2 Lựa chọn chiều sâu chôn móng

Để lựa chọn độ sâu đặt đáy đài làm kết hợp các yếu tố : Quy mô công trình, độ lớn của tải trọng; đặc điểm về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn; đặc điểm của các công trình hạ tầng và nền móng các công trình lân cận

Để thoả mãn điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp, cần kiểm tra điều kiện :

h  hmin x 0,7

Trong đó :

m

0 min tg(45 2 ) γB 2H

 : Góc ma sát trong của lớp đất đặt đáy đài

H : Tổng lực ngang tác dụng nên móng

 : Dung trọng trung bình của đất từ đáy đài trở lên

Bm : Chiều rộng của đài cọc (giả thiết sau đó kiểm tra lại)

4.1.2.3 Chọn đường kính cọc, chiều dài cọc

Cần xem xét kỹ mặt cắt địa chất, địa tầng, vị trí xây dựng công trình tương ứng với mặt cắt địa chất để chọn vị trí đặt mũi cọc; từ độ sâu đặt đáy đài đã chọn, ta có được chiều dài cọc

Lựa chọn đường kính cọc cần tương ứng với chiều dài cọc

4.1.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi

a Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc :

Pv = (m1.m2.Rb.F + Ra.Fa)

Trong đó :

 : Hệ số uốn dọc của cọc

Khi cọc đài thấp xuyên qua các lớp than bùn, đất sét yếu, bùn, cọc đài cao ->  được tra bảng, phụ thuộc ltt/b và ltt/ d

Khi cọc đài thấp, xuyên qua các lớp khác với các lớp trên thì  = 1

Rb : Cường độ tính toán của bêtông khi nén mẫu hình trụ

Fb : Diện tích tiết diện ngang của bêtông

Ra : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

Fa : Diện tích thiết diện ngang của cốt dọc

m1 : Hệ số điều kiện làm việc, khi cọc nhồi qua ống chuyển dịch thẳng đứng m1 = 0,85

m2 : Hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc :

 Thi công trong đất sét, không cần chống vách, mực nước ngầm thấp hơn mũi khoan : m2 = 1,0

 Thi công trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách – mực nước ngầm không xuất hiện trong hố khoan - m2 = 0,9

 Thi công trong đất cần chống vách và đổ bêtông dưới huyền phù sét - m2 = 0,7

* Lưu ý : Có thể sử dụng công thức sau :

Pv = Ru.Fb +Ran.Fa Trong đó :

Ru : Cường độ tính toán của bêtông được xác định như sau :

 Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc huyền phù sét thì : Ru = R/4,5 nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2

 Đối với cọc đổ bê tông trong hố khoan khô thì : Ru = R/4,0 nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2

R : Mác thiết kế của bê tông cọc

Ran : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép :

 Khi thép   28mm thì Ran = Rc/1,5 nhưng không lớn hơn 2.200 kg/cm2

 Khi thép  > 28mm thì Ran = Rc/1,5 nhưng không lớn hơn 2.000 kg/cm2

Rc : Giới hạn chảy của cốt thép

b SCT theo chỉ tiêu cơ lý (TN trong phòng) :

Theo Phụ lục A (TCXD 205 : 1998) sức chịu tải tính toán của cọc được xác định theo công thức :

tc

k

Q

a 

Trong đó :

ktc : Hệ số tin cậy phụ thuộc vào kết quả thí nghiệm cọc hiện trường, đài thấp hoặc cao, cọc chịu nén hoặc nhổ Nhưng thường ktc 1,25 (quy định cụ thể theo tiêu chuẩn)

Qtc = m(mR.RF+u mfi.fsi.li)

Trong đó :

m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy =1

mR ,mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt phẳng mũi cọc và thân cọc, mf tra bảng :

mR = 1, khi cọc không mở rộng đáy

mR = 0,9, khi cọc mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước

m = 1,3 Khi cọc mở rộng đáy bằng nổ mìn

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

Bảng tra hệ số m f

Loại cọc và phương pháp thi công cọc mf khi hạ trong đất

Cát Cát pha sét pha sét

- Cọc nhồi khi đóng ống rỗng có mũi

- Cọc nhồi rung ép

- Cọc nhồi trong đó kể cả mở rộng đáy đổ bê tông :

a Khi không có nước trong hố khoan

b Dưới nước hoặc dung dịch sét

0,8 0,9

0,7 0,6

0,8 0,9

0,7 0,6

0,8 0,9

0,7 0,6

0,7 0,9

0,6 0,6

u : Chi vi ngoài của diện tích ngang cọc

fsi : Cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc (tra bảng)

li : Chiều dày lớp đất thứ i cọc đi qua

* Sức chịu tải của cọc nhồi chịu nhổ theo đất nền :

Pnh = m.n  mfi.fi.li

Trong đó :

m : hệ số điều kiện làm việc :

- Khi cọc cắm vào đất < 4m – m = 0,6;

- Khi cọc cắm vào đất  4m – m = 0,8

Các hệ số khác như trên

c Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh :

Theo TCXD 205 : 1998 (Phụ lục C) :

3

P 3 -2

P P

x

xq



Trong đó :

Pmũi = qp.F

Pxq = U  qsi.hi

Ở đây :

qp : sức cản phá hoại của đất ở thân cọc :

qp = k.qc

qc : sức kháng trung bình của mũi xuyên trong phạm vi 3d ở phía trên và 3d ở phía dưới mũi cọc

k : hệ số phụ thuộc vào loại đất và phương pháp thi công cọc

qsi : thành phần ma sát thành của thiết bị xuyên khi đi qua lớp đất thứ i :