chuyên đề nền móng phần 3 pps

Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy… đây là một trong nhữn

loại móng cho phù hợp

Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy… đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng, độ sâu chôn móng, biện pháp thi công móng… Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang Vì vậy, trong mọi trường hợp nên cố gắng đặt móng ở bên trên mực nước ngầm

b Aûnh hưởng của trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình

Khi công trình chịu tải trọng lớn thì móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế móng và hạn chế khả năng lún và biến dạng không đều của đất nền

Khi công trình chịu tải trọng ngang và moment uốn lớn, móng cũng phải có chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định về trượt và lật

c Aûnh hưởng của đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình

Chiều sâu chôn móng còn phụ thuộc vào sự có mặt của các công trình như tầng hầm, đường giao thông, đường ống dẫn nước… cũng như các công trình lân cận đã xây dựng

Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40cm và mặt trên của móng phải nằm ở dưới sàn tầng hầm Khi công trình tiếp cận với các đường giao thông ngầm thì đế móng cần đặt sâu hơn các vị trí trên tối thiểu

20 – 40cm

Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các công trình xây dựng lân cận là hết sức quan trọng Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều kiện tối thiểu về khoảng cách và góc truyền lực để các móng không ảnh hưởng lẫn nhau

d Aûnh hưởng của biện pháp thi công móng

Chiều sâu chôn móng có liên quan đến phương pháp thi công móng Nếu lựa chọn chiều sâu chôn móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và biện pháp thi công không đòi hỏi phức tạp Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng, độ sâu chôn móng để lựa chọn phương án cho phù hợp

Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN

3.1 ĐỆM CÁT

3.1.1 Phạm vi áp dụng

Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than bùn có chiều dày không lớn lắm (nhỏ hơn 3m) Người ta bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn hơn

Đệm cát có các tác dụng sau đây :

- Lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng công trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên Làm tăng sức chịu tải của đất nền

- Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát

- Giảm chiều sâu chôn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng

- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún

Tuy nhiên, khi sử dụng biện pháp đệm cát cần phải chú ý đến trường

chiều dày lớn, thi công khó khăn, không kinh tế

- Mực nước ngầm cao và có áp Lúc này hạ mực nước ngầm rất tốn kém và đệm cát không ổn định

Kích thước đệm cát được xác định bằng tính toán nhằm thoả mãn 2 điều kiện : ổn định về cường độ và đảm bảo độ lún của công trình sau khi có đệm cát nằm trong giới hạn cho phép

3.1.2 Tính toán đệm cát

Kích thước đệm cát được xác định từ điều kiện :

Trong đó :

1 : ƯS thường xuyên do trọng lượng bản thân đất trên cốt đáy móng và của đệm cát tác dụng trên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm cát

2 : ƯS do công trình gây ra, truyền trên mặt lớp đất yếu đáy đệm cát

2 = Ko(otc - hM) (3.2)

Trong đó :

Ko : hệ số phụ thuộc vào m = 2z/b và n = l/b, được tra bảng

otc : ứng suất tiêu chuẩn trung bình dưới đáy móng xác định như sau :

a Trường hợp móng chịu tải trọng đúng tâm :

otc = h FN

tc o M

tb





b Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm :

otc = tcmax2tcmin (3.4)

W F

N

tc o M

tb

tc min max,

M









Trong đó :

 tc

0

N : tổng tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng của công trình tác dụng lên móng;

M : tổng moment do tải trọng công trình tác dụng vào móng;

F : diện tích đáy móng;

W : moment chống uốn của tiết diện đáy móng;

tb : dung trọng trung bình của móng và đất đắp lên móng

bĐ b

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán đệm cát

Cướng độ tính toán tại mặt lớp đất yếu, dưới đáy lớp đệm cát xác định theo công thức :

Rđy =

tc

2 1

K

m m

(AbyII + BHy’II + DcII - ’IIho) (3.6)

Trong đó :

A,B,D : tra bảng phụ thuốc vào II;

by : bề rộng móng quy ước, xác định như sau :

+ Đối với móng băng :

by =

.l σ

N

2

tc o



+ Đối với móng chữ nhật :

by = 2  y  

F

Δ ;  =

2b

2

tc o

y σ

N

Để đơn giản, chiều dày đệm cát có thể được tính toán theo công thức :

N0tc

otc=hM

Rđ

y

1 2

R1 R2 6,0

4,0 3,0 2,0 1,0 5,0

0,0 0,5 1,0 1,5 K

b

l =1

=2 b l

=x l b

Hình 3.2 Biểu đồ xác định hệ số K.

K : hệ số phụ thuộc vào tỷ số l/b và R1/R2 tra trên biểu đồ hình 3.2

R1 : cường độ tính toán của đệm cát, thường được xác định bằng thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường hoặc theo công thức quy phạm

R2 : cường độ tính toán của lớp đất yếu nằm dưới đệm cát, thường được xác định bằng bàn nén tại hiện trường hoặc tính toán theo CII; II

Chiều rộng đệm cát xác định như sau :

bđ = b + 2hđ.tg

(3.11)

 : góc truyền lực của cát hoặc có thể lấy trong khoảng 30 – 45o

Kiểm tra về độ lún :

Trong đó : S1 : độ lún của đệm cát; S2 : độ lún của các lớp đất nằm dưới đệm cát trong vùng chịu nén; Sgh : độ lún cho phép

3.1.3 Thi công đệm cát

Hiệu quả của đệm cát phụ thuộc phần lớn vào công tác thi công, do vậy phải đầm nén đảm bảo đủ độ chặt và không làm phá hoại kết cấu của lớp đất bên dưới Trường hợp không có nước ngầm, cát được đổ từng lớp dày khoảng 20cm, làm chặt bằng đầm lăn, đầm rung… khi có nước ngầm cao, phải có biện pháp hạ mực nước ngầm hoặc dùng biện pháp thi công trong nước

Độ ẩm đầm nén tốt nhất của cát làm vật liệu lớp đệm xác định theo công thức sau đây :

s

n tn

0,7.e

Trong đó :

e : hệ số rỗng của cát trước khi đầm nén;

n : trọng lượng riêng của nước = 10 KN/m3;

s : trọng lượng riêng của cát

Sau khi đầm nén cần kiểm tra lại độ chặt của đệm cát bằng cách sử dụng xuyên tiêu chuẩn; xuyên tĩnh hoặc xuyên động

3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát

a Chọn độ sâu chôn móng :

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình và tải trọng tác dụng, phân tích để lựa chọn phương án, từ đó chọn độ sâu chôn móng (độ sâu này có thể điều chỉnh trong quá trình tính toán chi tiết)

Thông thường độ sâu chôn móng trên đệm cát được chọn bình thường giống như đặt trên nền đất tốt (sơ đồ số 1)

b Xác định kích thước móng và kiểm tra điều kiện áp lực :

Gồm các bước sau :

- Xác định cường độ tính toán quy ước của cát làm đệm (theo công thức quy đổi của quy phạm)

- Xác định diện tích đế móng và xác định kích thước móng

- Xác định chiều dày của đệm cát : để đơn giản, chiều dày thường được chọn trước sau đó kiểm tra lại, nếu không đạt có thể tăng chiều dày đệm, nhưng đệm không nên dày quá 3m, lúc này có thể chuyển sang phương án móng khác)

- Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu (đáy đệm cát)

- Tính toán độ lún của móng

- Tính toán các kích thước của đệm cát (theo mặt bằng)

- Tính toán độ bền và cấu tạo móng (giồng như móng nông trên nền thiên nhiên)

Cùng nguyên tắc với đệm cát, còn dùng đệm đất, đệm đá sỏi… tùy theo khả năng cung cấp ở từng khu vực xây dựng

3.2 CỌC CÁT

3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây : Công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày > 3m

Những trường hợp sau đây không nên dùng cọc cát :

- Đất quá nhão yếu, lưới cọc cát không thể lèn chặt được đất (khi hệ số rỗng nén chặt nc > 1 thì không nên dùng cọc cát

- Chiều dày lớp đất yếu dưới đáy móng > 3m, lúc này dùng đệm cát tốt hơn

Tác dụng của cọc cát :

kể

- Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền được nén chặt bằng cọc cát có thể được coi như một nền thiên nhiên

- Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng Phần lớn độ lún của công trình diễn ra trong quá trình thi công, do vậy công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định

Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm 50%, so với cọc gỗ giảm 30%), không bị ăn mòn, xâm thực Biện pháp thi công đơn giản không đòi hỏi những thiết bị thi công phức tạp

3.2.2 Tính toán và thiết kế cọc cát

a Hệ số rỗng của nền được gia cố bằng cọc cát :

Từ điều kiện :

min max

max

e e

nc

I





 ta có : enc = emax – ID (emax – emin) (4.1)

Trong đó :

emax : hệ số rỗng của cát ở trạng thái xốp nhất

emin : hệ số rỗng của cát ở trạng thái chặt nhất

ID : độ chặt tương đối = 0,7-0,8

b Xác định nền được nén chặt :

Trong đó :

b : chiều rộng đáy móng (m)

l : chiều dài đáy móng (m)

(Kích thước phạm vi nén chặt mở rộng về mỗi phía 0,2b)

Tỷ lệ diện tích của tất cả các cọc cát Fc đối với diện tích đất nền được nén chặt Fnc được xác định như sau :

0

nc 0 nc

0

e 1

e e Ω F

F







c Số lượng cọc cát cần thiết là :

n =

c

nc

f

F



Trong đó : fc - diện tích mặt cắt ngang của mỗi cọc cát (lấy bằng diện tích mặt cắt ngang của ống thép tạo lỗ cọc cát)

Fmóng

Fnén chặt

d

L

A

L

Hình 4.1 Bố trí cọc cát để nén chặt nền Hình 4.2 Sơ đồ để xác định khoảng cách giữa

tim các cọc cát

d Bố trí cọc cát :

Cọc cát thường được bố trí theo hình tam giác, đó là sơ đồ có lợi nhất về mặt làm chặt đất ở khoảng giữa các cọc cát Khoảng cách giữa các cọc là :

0 nc

nc

0,95d L

γ γ

γ



Trọng lượng riêng của đất sau khi nén chặt bằng cọc cát :

)

1 s nc(1 W





γ

γ

Trong đó :

W : độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

o : trọng lượng riêng của đất ở trạng thái tự nhiên

D : đường kính cọc cát

3.2.3 Thi công cọc cát

Cọc cát được thi công bằng máy chuyên dùng Sử dụng ống thép tạo lỗ và nhồi cát vào trong ống Cần lưu ý khi đào hố móng không đào sâu đến cao trình thiết kế mà để lại khoảng 1m, sau này khi thi công móng mới đào tiếp

vì cát ở đoạn đầu trên của cọc thường không chặt Oáng thép được hạ xuống bằng chấn động đến độ sâu cần thiết, nhồi cát và rút ống lên từ từ

Sau khi thi công cần kiểm tra lại bằng các phương pháp sau đây :

- Khoan lấy mẫu đất ở giữa các cọc cát để xác định trọng lượng riêng

- Thửỷ baứn neựn túnh taùi hieọn trửụứng, treõn maởt neàn coùc caựt Dieọn tớch baứn neựn phaỷi lụựn ủeồ truứm qua ủửụùc ớt nhaỏt 3 coùc caựt

Thoõng thửụứng, neỏu coùc caựt ủửụùc thi coõng toỏt, sửực chũu taỷi cuỷa ủaỏt neàn coự theồ taờng leõn gaỏp 2-3 laàn so vụựi ban ủaàu

3.3 COẽC XI MAấNG TROÄN ẹAÁT

3.3.1 Phaùm vi aựp duùng

Ph-ơng pháp này mới đ-ợc giới thiệu vào n-ớc ta nh-ng điều kiện sử dụng rộng rãi còn hạn chế Đây là biện pháp có ý nghĩa kinh tế cao, nên đ-ợc thí

điểm nhiều nhà hơn nữa để có kết quả nhân rộng diện sử dụng

Loại gia cố nền theo công nghệ này có thể làm móng cho nhà có độ cao tới 12 tầng

3.3.2 Moõ taỷ veà coõng ngheọ

Dùng máy đào kiểu gàu xoay, bỏ gàu và lắp l-ỡi khuấy đất kiểu l-ỡi chém ngang để làm tơi đất trong hố khoan mà không lấy đất khỏi lỗ khoan Xoay và ấn cần xoay đến độ sâu đáy cọc Ta đ-ợc một cọc mà bên trong đất đ-ợc khuấy

đều Khi mũi khuấy ở đáy cọc thì bắt đầu bơm sữa xi măng đ-ợc dẫn trong lòng cần khoan đến mũi khoan Đất lại đ-ợc trộn với sữa xi măng thành dạng xền xệt

có xi măng Vừa rút vừa bơm sữa xi măng và trộn Cuối cùng khi cần khoan nâng mũi lên đến mặt đất, ta đ-ợc cọc đất trộn xi măng Xi măng sẽ phát triển c-ờng độ nh- tính toán

Những cọc xi măng đất trộn -ớt th-ờng bố trí sát nhau d-ới chân móng băng, đ-ờng kính cọc nọ sát cọc kia L-ợng xi măng dùng cho 1 m3 cọc từ 250

kg đến 350 kg Tỷ lệ N-ớc/Ximăng là 60% đến 120% với sữa xi măng bơm xuống cọc Sau 28 ngày, khoan lấy mẫu trong các cọc này c-ờng độ đạt 17 kG/cm2 với l-ợng xi măng là 250 kg/m3 và hơn nữa tuỳ thuộc loại đất tại chỗ

Ph-ơng pháp này đã đ-ợc các n-ớc Hoa kỳ, Anh, Pháp, Đức và nhiều n-ớc châu Âu khác sử dụng N-ớc Nhật cũng xây dựng nhiều nhà với loại cọc này Với cọc này có thể xây dựng nhà từ 8 tầng đến 10 tầng

Gần đây các hãng của Đức giới thiệu vào n-ớc ta loại máy do Hercules Grundlọgging sản xuất để làm cọc xi măng đất Loại này có thể làm đ-ợc những cọc đất trộn xi măng -ớt đ-ờng kính 600 mm, sâu bình quân 4,4 mét hay hơn nữa Thay cho xi măng đơn thuần, ta có thể trộn xi măng với vôi để thành cọc vôi - xi măng với l-ợng hỗn hợp vôi và xi măng cho 1 mét sâu của cọc là 26 kg nh- đã trình bày ở trên

Nhật bản giới thiệu với thị tr-ờng n-ớc ta loại máy làm cọc loại này là TENOCOLUMN

Các chỉ tiêu khi sử dụng máy TENOCOLUMN nh- sau:

Loại đất tại chỗ L-ợng ximăng/m3 Tỷ lệ N/X

%

C-ờng độ mẫu KG/cm2

Với những chỉ tiêu trên đây, ph-ơng pháp tỏ ra hữu hiệu khi qui đổi sức chịu tải d-ới nền thành trị số đồng nhất dùng khi tính toán móng băng d-ới công trình Với sức chịu của cọc khoảng 15 kG/cm2 có thể qui đổi sức chịu đáy móng băng thành bình quân 5~7 kG/cm2 là điều có ý nghĩa khi thiết kế móng

Hỡnh V.1 Quy trỡnh taùo coùc ủaỏt troọn vụựi voõi hoaởc xi maờng

Hửụựng xoay

muừi khoan

Hửụựng ủi vaọt

lieọu

Vaọt lieọu

troọn

Khoan phaự keỏt

caỏu ủaỏt

Phun vaọt lieọu lieõn keỏt vaứ troọn

vụựi ủaỏt

Troọn ủeàu ủaỏt vaứ

vaọt lieọu troọn Troọn ủeàu vaứ ủaàm chaởt