GIÁM SAT THI CÔNG NGHIỆM THU NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH CHÂU NGỌC ẨN

Dr CHAU NGOC AN4 Phải có biện pháp xử lý những vấn đề liên quan đến môi trờng do thi công gây ra đất, nớc thải lúc đào móng, dung dịch sét khi làm cọc khoan nhồi, ồn và chấn động đối

Dr CHAU NGOC AN

Mở đầu

Giám sát thi công nền và móng công trình về mặt chất lợng, nói trong chơng này, chủ yếu

tập trung vào công tác đất, công trình đất, nền gia cố và công tác thi công móng cọc Sơ bộ

giới thiệu một số phơng pháp thử để biết.

Để thực hiện tốt công tác giám sát này ngời kỹ

s t vấn cần tìm hiểu và nắm vững những đặc

điểm chính tổng quát nhất dới đây.

Dr CHAU NGOC AN

Đặc điểm của công tác giám sát thi công nền móng.

Khác với các công trình trên mặt đất, công trình thi công nền móng có những đặc thù mà ngời kỹ s t vấn cần biết để công tác giám sát đạt kết quả cao và thi công có chất lợng , nh là :

1) Thờng có sự sai khác giữa tài liệu khảo sát địa chất

công trình, địa chất thuỷ văn nêu trong hồ sơ thiết kế thi công với điều kiện đất nền thực tế lúc mở móng; biết lờng trớc và dự kiến những thay đổi phơng án thi công ( có khi cả thiết kế ) có thể xảy ra nếu có sự sai khác lớn.

Dr CHAU NGOC AN

2) Trong quá trình thi công thờng bị chi phối bởi sự biến

đổi khí hậu (nóng khô, ma bão, lụt ), điều này có ảnh ởng lớn đến chất lợng thi công.

h-3) Công nghệ thi công nền móng có thể rất khác nhau trên cùng một công trình ( nền tự nhiên, nền gia cố, nền cọc,

đào trên khô hay dới nớc ngầm, trên cạn hoặc ngoài lòng sông, biển ); nên phải có cách giám sát thích hợp;

Dr CHAU NGOC AN

4) Phải có biện pháp xử lý những vấn đề liên quan đến

môi trờng do thi công gây ra ( đất, nớc thải lúc đào móng, dung dịch sét khi làm cọc khoan nhồi, ồn và chấn động

đối với khu dân c và công trình ở gần, có thể gây biến

dạng hoặc nội lực thêm sinh ra trong một phần công trình hiện hữu nằm gần hố móng mới vv );

5) Móng là kết cấu khuất sau khi thi công ( nh móng trên nền tự nhiên ) hoặc ngay trong lúc thi công ( nh nền gia

cố, móng cọc ) nên cần tuân thủ nghiêm ngặt việc ghi chép ( kịp thời, tỷ mỷ, trung thực ) lúc thi công để tránh những phức tạp khi có nghi ngờ về chất lợng ( khó kiểm tra hoặc kiểm tra với chi phí cao).

Dr CHAU NGOC AN

Khối lợng kiểm tra.

Kiểm tra chất lợng ngoài hiện trờng thờng theo phơng pháp ngẫu nhiên với một tập hợp các mẫu thử (hay đo kiểm, quan sát) có giới hạn Do đó để kết quả kiểm tra

có độ tin cậy cao cần phải thực hiện những phép đo/thử với một mật độ nhất định tuỳ theo xác suất bảo đảm do nhà t vấn thiết kế ( hoặc chủ đầu t ) yêu cầu (theo kinh nghiệm các nớc tiên tiến, thông thờng lấy xác suất bảo

đảm P = 0,95).

Dr CHAU NGOC AN

Thực hiện kiểm tra.

Theo giai đoạn kiểm tra, ta có :

- Kiểm tra đầu vào : vật liệu, sản phẩm, tài liệu kỹ thuật, chứng chỉ ;

- Kiểm tra thao tác : theo công nghệ thi công hoặc ngay sau khi hoàn thành;

- Kiểm tra để nghiệm thu : xem xét kết luận để làm tiếp hoặc đa vào sử dụng;

Theo khối lợng kiểm tra, ta có :

- Kiểm tra tất cả sản phẩm từ chi tiết đến hoàn chỉnh;

- Kiểm tra có lựa chọn theo yêu cầu của tiêu chuẩn, qui phạm

Dr CHAU NGOC AN

Thực hiện kiểm tra.

Theo chu kỳ kiểm tra, ta có :

- Kiểm tra liên tục khi thông tin về thông số kiểm tra nào

đó của quá trình công nghệ xuất hiện một cách liên tục;

- Kiểm tra định kỳ khi thông tin về thông số kiểm tra xuất hiện qua một khoảng thời gian nhất định nào đó;

- Kiểm tra chớp nhoáng thực hiện một cách ngẫu nhiên

đ-ợc chủ yếu dùng khi các kiểm tra nói trên ( tất cả, định

kỳ hoặc lựa chọn ) tỏ ra không hợp lý ( ví dụ kiểm tra độ chặt của đất khi lấp lại các hào móng);

Dr CHAU NGOC AN

Thực hiện kiểm tra.

Theo phơng pháp kiểm tra, ta có kiểm tra bằng dụng cụ thiết bị đo, bằng mắt, bằng thanh tra kỹ thuật và bằng phân tích các ghi chép trong quá trình thi công sản xuất.

Đơn vị thực hiện thí nghiệm ( thờng là các công ty hoặc phòng thí nghiệm có chuyên môn sâu ) cần đợc xác định trớc với sự chấp thuận của chủ dự án, tổ chức t vấn giám sát và nhà thầu, thông thờng gồm có : Phòng thí nghiệm của nhà thầu; phòng thí nghiệm trung gian; phòng thí nghiệm trọng tài (khi cần xử lý các tranh chấp).

Dr CHAU NGOC AN

Móng trên nền tự nhiên.

1.1 Tiêu chuẩn dùng để kiểm tra thi công nền móng tự

nhiên có thể tham khảo :

TCXD 79-1980 : Thi công và nghiệm thu các công tác nền móng;

TCVN 4195 ữ 4202 : 1995 - Đất xây dựng Phơng pháp thử;

Thí nghiệm đất tại hiện trờng : xuyên tĩnh, xuyên động,

xuyên tiêu chuẩn và cắt cánh;

TCXD 193 : 1996, 210 và 211 : 1998 - Dung sai trong xây dựng công trình;

Công tác trắc địa trong xây dựng;

SNiP 3.02.01-87 : Công trình đất, nền và móng.

cÇu kiÓm tra

Sai sè giíi h¹n so víi th«ng sè

vµ yªu cÇu cña tiªu chuÈn

4 Kiểm tra tinh hinh mái

dốc và đáy hố/ hào đào

khi hạ nớc ngầm

Không cho phép nớc kéo đất

đi và sập lở mái dốc hố móng Phải theo dõi hàng ngày

5 Kiểm tra độ lún của nhà

và công trình trong vùng

có hạ nớc ngầm

Trắc đạc theo các mốc đặt trên các nhà hoặc công trinh ẹoọ lún không đợc lớn hơn độ lún cho phép trong tiêu chuẩn thiết kế nền móng.

6 Sai lệch của trục móng

so với trục thiết kế

Không đợc lớn hơn 5cm

Dr CHAU NGOC AN

đào trong đất mà tính chất

của nó bị aỷnh hởng của tác

động thời tiết

chiều dày theo thiết kế Baỷo vệ kết cấu tự nhiên của đất khi đào gần đến cốt thiết kế

- Khi nắp đậy không phaỷi

đúc sẵn

Lớn hơn bề rộng hào đào mỗi bên 25 cm

16 Yêu cầu dùng các loại đất đắp

khác nhau khi đào hố móng :

- Khi không có giaỷi pháp thiết

kế

Không cho phép

- Khi có giaỷi pháp thiết kế Mặt của lớp đất ít thấm nớc ở

bên dới lớp thấm hơn phaỷi có

độ dốc 0,04 - 0,1 so với trụcbiên đất đắp

22 Chất lợng lớp phủ lấp đờng

ống nớc và đờng cáp khi trong

thiết kế không có những chỉ

dẫn đặc biệt

Bằng đất mềm : cát, cát sỏikhông có hạt lớn hơn 50mm,gồm caỷ đất sét, loại trừ sétcứng

Dr CHAU NGOC AN

25 Nền đắp có gia cờng cứng

các mái dốc hoặc trong

tr-ờng hợp khi độ chặt của

Dr CHAU NGOC AN

27 ẹầm chặt từng lớp đất đắp Lớp sau chỉ đợc đắp khi lớp

tr-ớc đã đợc đầm chặt đạt yêucầu

Dr CHAU NGOC AN

1.3 Kiểm tra việc bảo vệ môi trờng trong thi công công tác đất

Những thông tin cần biết và công việc cần xử lý có liên quan :

- Lớp đất màu dùng để trồng trọt phải đợc thu gom để tái sử dụng cho việc canh tác sau này Không cần bóc bỏ lớp đất màu nếu chiều dày bé hơn 10 cm;

- Khi thi công đào đất mà phát hiện các di sản hoặc cổ vật thì phải tạm dừng việc đào đất và báo ngay cho chính quyền địa phơng biết

để xử lý;

- Điều tra công trình ở gần móng, đề phòng sự cố khi đào ( vỡ hỏng

đờng ống dẫn điện nớc, cáp thông tin, cống rãnh thoát nớc, nhà ở gần );

- Những hạn chế về tiếng ồn và chấn động ( theo tiêu chuẩn chung

và theo qui định của địa phơng);

- Thu dọn, xử lý rác, bùn, thực vật mục nát;

- Nơi đổ đất thải ( khi đất bị ô nhiễm );

- Nớc thải từ hố móng ( phòng ô nhiễm nguồn nớc mặt );

- Bụi bẩn / bùn đất khi vận chuyển

GOST 12.1.012.78; CH 245-71; N01304-75 ( Liên Xô cũ) qui định về mức độ giao động có hại đến sức khoẻ con

ngời ( có thể xem trong [2] ).

SNiP 3.02.01-87 Công trình đất Nền và móng ( Liên Xô

cũ ) [3].

Dr CHAU NGOC AN

Tập trung vào các việc chính sau đây :

- Kiểm tra phơng án thi công hố móng từ việc đào, chắn giữ,

chống, neo;

- Phơng án thiết kế ( có khi do nhà thầu thực hiện ) gồm kết cấu chắn giữ, hệ thống chống bên trong hoặc neo bên ngoài;

- Biện pháp bảo vệ công trình ở gần và công trình ngầm ( ống cấp

và thoát nớc, đờng dây thông tin, cáp điện vv );

- Hạ nớc ngầm, hệ thống bơm hút, hiện tợng cát chảy ;

- Quan trắc hố đào và công trình lân cận là một nội dung quan trọng khi thi công hố đào Tuỳ theo tầm quan trọng về kỹ thuật kinh tế và môi trờng mà ngời thiết kế chỉ định các hạng mục cần quan trắc thích hợp Có thể tham khảo theo bảng 7.3

Dr CHAU NGOC AN

BÀI GIẢNG TIẾN SĨ CHÂU NGỌC ẨN

Dr CHAU NGOC AN

Dr CHAU NGOC AN

Dr CHAU NGOC AN

Dr CHAU NGOC AN

Dr CHAU NGOC AN

Baỷng 7.3 Lựa chọn hạng mục quan trắc hố móng ( kinh nghiệm nớc ngoài)

STT Hạng mục cần quan trắc ở hiện trờng

Cấp an toàn công trỡnh hố móngCấp I Cấp

II

Cấp IIIẹiều kiện tự nhiên ( nớc ma, to, nớc úng

vv )

Chuyển vị ngang ở đỉnh của mái đất dốc ∆ ∆ ∆

Chuyển vị đứng ở đỉnh của mái đất dốc ∆ O XChuyển vị ngang của kết cấu chống đỡ ∆ ∆ ∆

Chuyển vị đứng của kết cấu chống đỡ ∆ O X

ứng suất biến dạng của kết cấu chống đỡ ∆ O X

áp lực nớc lỗ rỗng của đất ở lng tờng O X XLún của các công trình ở xung quanh ∆ ∆ ∆

Chuyển vị ngang các công trình ở xung

Dr CHAU NGOC AN

II / VẤN ĐỀ LÚN VÀ LÚN LỆCH CỦA ĐẤT NỀN

* Tổng độ lún của một móng công trình từ lúc khởi công đến suốt quá trình sử dụng công trình có thể gồm:

- độ lún do hạ mực nước ngầm để chuẩn bị thi công móng

- độ nở do đào hố móng

- độ lún do thi công móng

- độ nở do dâng mực nước ngầm trở lại

- DO TẢI CÔNG TRÌNH GỒM

* độ lún do đàn hồi của nền đất

* độ lún do cố kết của nền đất dưới tải toàn bộ côngtrình (đã được học với phương pháp tổng phân tố)

* độ lún do nén thứ cấp theo thời gian của nền đấtdưới tải toàn bộ công trình còn gọi là độ lún từ biến

Và độ lún của móng trên nửa không gian biến dạng tuyến tính

S = w(x,y,0) Vì ở độ sâu z = ∞ có chuyển vị đứng w(x,y,z=∞) =0

Dưới diện chữ nhật chịu tải phân bố đều p, chuyển vị đứng tại M(x,y,z) có dạng

và

•độ lún lớn nhất tại tâm của móng mềm chịu tải phân bố đều với ω max độ lún tại góc của móng mềm chịu tải phân bố đều với ω c hoặc ω g = ω max /2

•độ lún trung bình của diện chịu tải với ω m hoặc ω tb

•độ lún của móng cứng tuyệt đối chịu tải đứng đúng tâm với ω const hoặc ω r

z E

P

2

) 1 (

3

2 )

,

,

(

ν π

ν

CR

P ER

P R

E

P

w x y

π π

ν

ν π

) 0 , , (

d d p

C

w

2 2

) (

) , ( 1

η ξ

η ξ η ξ π

Dr CHAU NGOC AN

Thí dụ: Một móng bè có kích thước 20m× 40m chịu một tải trọng phân bố đều ở đáy móng p=180KPa Nền đất là một lớp á cát đồng nhất có module biến dạng E=20MPa và hệ số Poisson µ=0,3 Tính lún?

Giải

Xem móng như là móng biến dạng tốt Độ lún tại tâm móng

Từ l/b = 40/20= 2 ⇒ ωmax=1,53

Ta có thể suy ra dễ dàng độ lún tại các góc móng là 0,125m

Độ lún trung bình: do ωm=1,3

Dr CHAU NGOC AN

b/ độ lún do đàn hồi của nền đất (LÝ THUYẾT LỚP ĐÀN HỒÀI) Khi lớp đất

chịu nén có chiều dầy H nằm trên lớp đất đá không biến dạng, độ lún có thể sử dụng công thức trên với các giá trị của hệ số ωtb có xét đến tính hữu hạn của lớp biến dạng áp dụng cho các móng bè

TCXD 45-78 giới thiệu phương pháp lớp biến dạng tuyến tính (chiều dầy H) nên áp dụng vào trườøng hợp đất nền có sự hiện diện của một tầng cứng (module biến dạng E ≥ 100MPa) bên dưới lớp đất biến dạng hoặc móng có kích thướùc lớn (bề rộng hoặc đường kính lớn hơn 10m) và module biến dạng của đất nền E ≥ 10Mpa Ngay cả bài toán bán không gian cũng có thể áp dụng đượïc.

* p áp lực trung bình đáy móng, * M hệ số điều chỉnh với các móng có kích thuóc lớn

* kc hệ số điều chỉnh do ảnh hưởûng độ sâu * km hệ số chỉ ảnh hưởng bề rộng móng và độ cứng đất nền

* k và k là hệ số hình dạng móng và độ sâu lớp thứ i trong chiều dầy H * E module biến

E

k

k pbM

pbk S

1

1

Dr CHAU NGOC AN

Thí dụ: Một móng bè có kích thước 20m×40m chịu một tải

trọng phân bố đều ở đáy móng p=180KPa Nền đất là một lớp

á cát, dầy 10m, có module biến dạng E=20MPa và hệ số

Poisson µ=0,3 lớp á cát nằm trên lớp đá không nén

m

c

E

k k

k

pbk S

1

1

20 5

, 1

25 , 0 4 , 1 20

Dr CHAU NGOC AN

c/ PHƯƠNG PHÁP TỔNG PHÂN TỐ Độ lún của móng là tổng các độ lún của

các phân tố trong vùng chịu nén.

Vùng nén lún khi có xét đẩy nổi

i

i c

p

p

p H

e

C S

0

0

log 1

i i

S

2 1

β

* Với đường e-p

* Với đường e-logp

∆S

* Lún lệch làm gia tăng nội lực trong khung dẫn đến nứt dầm

* Độ nghiêng của một móng làm xoay chân cột gia tăng nội lực trong khung

Dr CHAU NGOC AN

d/ TÍNH LÚN LỆCH GIỮA HAI MÓNG VÀ GÓC XOAY CỦA MÓNG

* Độ nghiêng của một móng là độ lún lệch tương đối giữa hai mép móng hoặc

tính trực tiếp theo phương pháp lớp đàn hồi tuyến tính :

Ek

m l

µ

3 2

Ek

m b

Ek

m r

µ

−

=

Độ nghiêng theo phương cạnh dài Độ nghiêng theo phương cạnh ngắn

Độ nghiêng móng tròn và móng đa giác

Dr CHAU NGOC AN

d1/ nguyên nhân gây lún lệch và xoay móng

Độ lún lệch giữa hai móng do:

* Tải khác nhau

* Kích thước móng khác nhau ⇒ vùng nén lún khác nhau

* Do ảnh hưởng các móng lân cận

* Do moment tác động ở chân cột

* Do độ lệch tâm hình học,

tức là tâm cột và tâm móng không trùng nhau

* Do đất nền không đồng nhất hoặc mặt mái các lớp nền

không nằm ngang

* Do nén thứ cấp mà độ lún được tính theo công thức sau

ep là hệ số rỗng tương ứng với điểm đầu

của đoạn tuyến tính cuối trên đường cong e - logt của cấp tải gây lún

H e

C S

Dr CHAU NGOC AN

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG

VẤN ĐỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN

Trong thiết kế nền móng công trình việc xác định sức chịu tải an toàn và chính xác của nền đất là rất phức tạp và nó ảnh hưởng rất lớn đến an nguy của công trình, từ lúc mới xây dựng cho đến suốt quá trình lún diễn tiến và suốt quá trình tồn tại của công trình Có khá nhiều phương pháp ước lượng sức chịu tải của nền đất dưới một móng nông như: phương pháp dựa trên giả thiết mặt trượt bên dưới đáy móng là mặt gảy phẳng, phương pháp cân bằng giới hạn điểm trong phạm vi nền đất ngay sát dưới đáy móng, phương pháp hạn chế vùng phát triển biến dạng dẻo.

Mặt khác, cũng có thể phân chia các phương pháp tính toán sức chịu tải của nền đất

thành hai nhóm: Sức chịu tải tức thời với các đặc trưng chống cắt không thoát nước

ứng với nền đất đã lún ổn định do cốt kết thấm.

công thức Terzaghi:

q c

u

* cần phân biệt sức chịu tải tức thời (không thoát nước- undrained)

được tính toán với các đặc trưng chống cắt không cố kết-không thoát nước, ϕu, cu cũng có nghĩa tính toán theo phương pháp tổng ứng suất

σ, cho các loại đất nền thoát nước chậm và sức chịu tải lâu dài (có

thoát nước - drained) diễn tả khả năng gánh đở của đất nền sau khi đã lún ổn định được tính với các đặc trưng chống cắt có cố kết và có thoát nước ϕ’, c’cũng có nghĩa tính toán theo phương pháp ứng suất hữu

hiệu σ’

Dr CHAU NGOC AN

Như thế, vùng biến dạng dẻo bắt đầu phát triển đầu tiên từ hai biên đáy móng.

Khi điểm M (Z,2 β ) bị biến dẻo, ứng suất chính của chúng thỏa điều kiện cân bằng của Mohr-Coulom:

Thay các giá trị ứng suất chính của bài toán, ta suy ra được chiều sâu Z của điểm bị biến dạng dẻo:

Dễ dàng suy ra, áp lực p gây ra vùng biến dạng dẻo có chiều sâu lớn nhất zmax

Để cho vùng biến dạng dẻo đủ nhỏ để toàn thể nền còn làm việc như vật liệu đàn hồi, có thể chọn zmax

= b/4

Aùp lực tác động lên nền ứng với trường hợp này gọi là SỨC CHỊU TẢI TIÊU CHUẨN R tc

ϕ σ

σ

σ σ ϕ

3 1

× + +

−

=

ϕ γ

β ϕ

β πγ

γ

g

c D D

p

sin

2 sin

− +

2 cot

max max

) (

cot 4

Ab m R

D g

c D b

=

ϕ ϕ π

2 cot

25 ,

0

π ϕ ϕ

π

− +

=

g

A

2 cot

1

π ϕ ϕ

π

− +

ϕ π

− +

=

g

g

nền là cát bột dưới mực nước ngầm, m=0,8 khi nền là cát mịn dưới mực nước ngầm, m=1 với các trường hợp khác

Dr CHAU NGOC AN

R tc được đưa vào sử dụng trong Quy phạm xây dựng phát hành năm 1970 có tên QPXD 45-78

Trong QPXD 45-78, sức chịu tải tiêu chuẩn được xét thêm điều kiện làm việc đồng thời giữa nền và công trình và được gọi là sức chịu tải tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai RIIcủa đất nền.

RII= (Ab γII + BDfγ ’II +DcII)

m1và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất, được chọn theo bảng sau :

ktc hệ số độ tin cậy ktc =1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các thí nghiệm

ktc =1,1 khi các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các bảng thống kê

A, B, D là các hệ số sức chịu tải trong công thức R tc , nhưng phụ thuộc góc ϕII được thống kê tập hợp số liệu thí nghiệm chống cắt của các mẫu trong một lớp đất, với hệ số xác suất α =0,85 Tương tự có lực dính

Khô và ít ẩm

•Bão hòa nước

1,2 1,1 1,11,1 1,31,3

Cát bụi Khô và ít ẩm

•Bão hòa nước

1,2 1,1 1,11,0 1,21,2

Đất hòn lớn lấp đầy sét Các loại có độ sệt B> 0,5 1,1 1,0 1,0

** L là chiều dài công trình, ** H là

chiều cao công trình