Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xử lý nền móng trong xây dựng, ứng dụng xử lý nền móng công trình chung cư CT2 Ngô Thị Nhậm, Quận Hà Đông

Cọc khoan nhồi và tường barrette là một trong những giải pháp móng được áp dụng khá phổ biến để xây dựng nhà cao tầng trên thế giới và ở Việt Nam vào những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồ

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Xây dựng Công trình thủy với đề tài “Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xử lý nền móng trong xây dựng, ứng dụng xử lý nền móng công trình Chung cư CT2 Ngô Thị Nhậm, quận Hà

Đông” được hoàn thành với sự giúp đỡ về mọi mặt và tạo điều kiện tốt nhất của

Đảng uỷ, Ban giám hiệu, phòng Đào tạo SĐH & ĐH, Khoa công trình cùng các thầy giáo, cô giáo, các bộ môn, cán bộ công nhân viên phục vụ của Trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình

Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn

khoa học của luận văn, thầy giáo TS Dương Đức Tiến đã trực tiếp hướng dẫn

và tận tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn

Tác giả cũng xin bày tỏ sự cảm ơn đối với các chuyên gia về cọc khoan nhồi

và tường Barrette đã góp ý, cho phép tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu trong luận văn này

Tác giả xin chân thành cám ơn Uỷ ban nhân dân phường Yết Kiêu (Nơi tác giả công tác) đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập công tác

Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ động viên nhiệt tình từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn

Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do trình độ và điều kiện thời gian có hạn, luận văn không thể tránh khỏi những tồn tại, hạn chế Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp Những điều đó sẽ giúp ích rất nhiều cho cá nhân tác giả trong việc hoàn thiện và phát triển nghề nghiệp của bản thân trong những giai đoạn tiếp theo của sự nghiệp Xin trân trọng cảm ơn!

Hà N ội, tháng 12 năm 2012

Tác giả

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong hoàn cảnh hiện nay, nhà cao tầng ra đời là một hệ quả tất yếu của việc

tăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá đất cao Thể loại công trình này cho phép có nhiều tầng hay nhiều không gian sử dụng hơn, tận dụng được mặt đất nhiều hơn, chứa được nhiều người và hàng hoá hơn trong cùng một khu đất Nhà cao tầng có thể được xem là cỗ máy tạo ra của cải hoạt động trong nền kinh tế

đô thị

Một bộ phận hết sức quan trọng trong các công trình xây dựng nói chung và nhà cao tầng nói riêng là móng công trình Một công trình bền vững có độ ổn định cao, có thể sử dụng an toàn lâu dài phụ thuộc vào chất lượng móng công trình Cọc khoan nhồi và tường barrette là một trong những giải pháp móng được áp dụng khá phổ biến để xây dựng nhà cao tầng trên thế giới và ở Việt Nam vào những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồi, tường barrette đáp ứng được các đặc điểm riêng biệt của nhà cao tầng như:

- Tải trọng tập trung rất lớn ở chân các cột

- Nhà cao tầng rất nhạy cảm với độ lún, đặc biệt là lún lệch vì lún sẽ gây tác động rất lớn đến sự làm việc tổng thể của toàn bộ toà nhà

- Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân cư, mật độ nhà có sẵn khá dày Vì vậy vấn đề chống rung động và chống lún để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận là một đặc điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhà này

Vì vậy, nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xử lý nền móng trong xây dựng, đồng thời nghiên cứu, ứng dụng xử lý nền móng công trình chung cư CT2 Ngô

Thị Nhậm, quận Hà Đông trong điều kiện ở Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao

2 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài đưa ra biện pháp xử lý hố móng sâu cho nền móng nhà cao tầng trong điều kiện thi công chật hẹp, nhiều tầng hầm, hố móng sâu trên cơ

sở đảm bảo hợp lý về điều kiện kinh tế kỹ thuật

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Khảo sát đánh giá biện pháp xử lý nền ở một số công trình đã và đang xây

dựng ở Việt Nam, kế thừa các thành tựu khoa học công nghệ về xử lý nền móng trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn các biện pháp khả thi để nghiên cứu áp

dụng vào điều kiện nước ta

Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và so sánh thực tế

Nghiên cứu đặc điểm biện pháp xử lý nền cho hố móng sâu để tìm ra giải pháp thi công hợp lý

Thực hiện các giải pháp tính toán lựa chọn biện pháp thi công hợp lý

4 Kết quả dự kiến đạt được

Đưa ra được giải pháp xử lý nền móng trong xây dựng, ứng dụng xử lý nền móng nhà cao tầng

Ch ương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG Ở TRONG NƯỚC

VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Tổng quan lịch sử phát triển các phương pháp xử lý nền móng công trình

Móng là phần công trình kéo dài xuống dưới đáy mặt đất làm nhiệm vụ chuyển tiếp giữa công trình bên trên với nền đất Móng tiếp nhận tải trọng từ công trình và truyền vào đất nền thông qua các phần tiếp xúc của nó với đất Thông thường, khả năng tiếp nhận tải trọng của các loại vật liệu công trình lớn

hơn của đất nền rất nhiều, do đó móng thường có kích thước mở rộng hơn so với công trình bên trên để giảm tải trọng lên nền đến mức đất có thể tiếp nhận được

Sự mở rộng này có thể theo bề ngang, theo chiều sâu hoặc cả hai hướng Sự mở rộng theo chiều ngang làm tăng diện tích tiếp xúc của đáy móng với đất nền do

đó làm giảm áp lực đáy móng, trong khi sự mở rộng theo chiều sâu làm tăng diện tích mặt bên tiếp xúc với đất do đó làm tăng diện tích ma sát bên Như vậy móng là một bộ phận của công trình có nhiệm vụ đỡ công trình bên trên, tiếp nhận tải trọng công trình và phân phối tải trọng đó vào đất nền thông qua phản lực nền và ma sát bên Móng thường có hai loại là móng nông và móng sâu :

- Móng nông: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền chủ yếu thông qua diện tích tiếp xúc của đáy móng với đất do đó thường có kích thước

mở rộng theo phương ngang Trong tính toán móng nông, ma sát bên của móng với đất thường bỏ qua sự tồn tại của lớp đất trên mức đáy móng được thay thế bằng tải trọng tương đương với tải trọng của bản thân đất Móng nông có thể được xây dựng cho riêng từng cấu kiện tiếp đất của công trình được gọi là móng đơn, cho nhiều cấu kiện trong một hướng gọi là móng băng, cho trên cả hai

hướng gọi là móng bè

- Móng sâu: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền thông qua

cả diện tích tiếp xúc của đáy móng và thông qua ma sát giữa đất nền và thành

bên của móng Móng sâu thông dụng và hay gặp hơn cả là móng cọc, móng

tường trong đất

Móng cọc đã được sử dụng rất sớm từ khoảng 1200 năm trước, những người dân của thời kỳ đồ đá mới Thụy Sỹ đã biết sử dụng các cọc gỗ cắm xuống các

hồ nông để xây dựng nhà trên các hồ cạn (Sower, 1079) Ngoài ra, người dân đã

biết sử dụng các vật liệu có sẵn như thân cây gỗ đóng thành hàng cọc để làm

tường chắn đất, dùng thân cây, cành cây để làm móng nhà

Ngày nay, cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung móng cọc ngày càng được cải tiến, hoàn thiện, đa dạng về chủng loại, cũng như phương pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cho từng loại nền móng công trình

Nhiều phương pháp được áp dụng vào việc xử lý nền đất yếu bằng móng

cọc, tuỳ vào từng loại công trình (cấp công trình, địa hình, địa chất, mật độ dân

cư, các công trình liền kề…) mà ta chọn phương pháp xử lý nền đất yếu bằng

loại cọc nào cho phù hợp Nhân loại đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão

của khoa học kỹ thuật và công nghệ Nhiều loại công nghệ mới ra đời và được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, trở thành động lực thúc đẩy sự phát triển kinh

tế và xã hội của nhiều quốc gia Vào cuối thế kỷ XX, công nghệ xử lý nền đất

yếu bằng công nghệ thi công mới như cọc nhồi, tường barrette như một sự kết

hợp hài hoà, nhuần nhuyễn giữa các giải pháp về kết cấu, vật liệu xây dựng và công nghệ thi công Với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và tiến độ thi công nhanh giá thành thấp, các công nghệ xử lý bằng móng cọc đối với kết cấu có tải trọng lớn

và rất lớn nhanh chóng được công nhận và áp dụng vào thực tiễn trên khắp thế

giới

Trong xây dựng công trình việc lựa chọn dạng móng cọc hợp lý là một trong

những yếu tố then chốt quyết định đến độ an toàn, tin cậy và giá thành hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế Cọc khoan nhồi được tạo ra bằng một quá trình nhiều công đoạn gồm: Dùng thiết bị máy khoan, hạ lồng cốt thép vào trong lỗ khoan,

đổ bê tông tại chỗ để tạo thành cọc bê tông cốt thép Cọc khoan nhồi có kích

thước mặt cắt, chiều dài cọc lớn (đường kính có thể đến 3m, chiều dài có thể dài 120m), chịu được tải trong ngang lớn

So với các loại cọc khác thì cọc khoan nhồi thi công thuận lợi trong các vùng gần công trình đã xây trước, trong khu đông dân cư, quá trình thi công ít gây ảnh hưởng đến các công trình bên cạnh và không gây tiếng ồn lớn

1.2 Phân tích điều kiện thi công nền móng công trình

Hiện nay nhu cầu khai thác không gian dưới mặt đất trong xây dựng công trình, nhất là ở các đô thị lớn, ngày càng nhiều do cần tiết kiệm đất đai và giá đất ngày càng cao nên tìm cách cải tạo hoặc xây mới các đô thị của mình với ý

tưởng là triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích khác nhau về kinh tế, xã hội xã hội

Các trạm bơm lớn, công trình thuỷ lợi hay thuỷ điện cũng cần đặt sâu vào trong lòng đất các bộ phận chức năng của mình với diện tích đến hàng chục ngàn mét vuông và sâu đến hàng trăm mét

Việc xây dựng các loại công trình nói trên theo xu thế hiện nay dẫn đến xuất

hiện hàng loạt kiểu hố móng, biện pháp xử lý móng khác nhau mà để thực hiện chúng người thiết kế và thi công cần có những biện pháp thi công để giữ thành vách, công nghệ đào thích hợp về mặt kinh tế kỹ thuật – kinh tế cũng như an toàn về môi trường và không gây ảnh hưởng xấu đến công trình lân cận đã xây

dựng trước đó

Loại công trình xây dựng thường gặp hố móng và hào đào sâu như các toà nhà chung cư cao tầng, các móng cầu giao thông, các trung tâm thương mại

lớn…

Trên thế giới, Nhật Bản phát triển đô thị bằng cách đi sâu vào trong lòng đất,

là một trong những giải toả sự đông đúc mật độ dân cư của họ cùng với hai giải pháp khác là lên cao và lấn biển

Ở Tokyo đã có qui định khi xây nhà cao tầng phải có ít nhất 5 đến 8 tầng

hầm Ở Thượng Hải – Trung Quốc thường thấy có 2 đến 3 tầng hầm dưới mặt đất ở các nhà cao tầng, có nhà thi công đến 5 tầng hầm, kích thước lớn nhất đã đến 274x187m, diện tích khoảng 51.000mP

hầm có hố móng sâu 11m, cũng dùng tường trong đất sâu 18m, dày 0.8m trên

phố Trần Quang Khải, thành phố Hà Nội …

Do hố móng là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc lớn,

lại kỹ thuật phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, sự cố hay

xẩy ra, là một khâu khó về mặt kỹ thuật, có tính tranh chấp trong công trình xây

dựng Theo xu thế phát triển các công trình cao tầng, siêu cao tầng chủ yếu tập trung ở các thành phố lớn lại tập trung ở các khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây dựng

lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi công chật hẹp Lân

cận thường có các công trình xây dựng vĩnh cửu do đó việc đào móng không thể

mở mái dốc, yêu cầu đối với việc ổn định và khống chế chuyển dịch là rất nghiêm ngặt

Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý nền móng cho nền móng nhà cao tầng đòi hỏi vừa đảm bảo yếu tố kinh tế và kỹ thuật, do nhà cao tầng thường có tải

trọng rất lớn, lại thường được xây dựng trong các đô thị đông dân cư nên lựa

chọn giải pháp để xử lý nền móng và biện pháp thi công nên móng quyết định sự

ổn định cũng như giá thành sản phẩm

Phương pháp cọc khoan nhồi, tường barrette thường được áp dụng cho

những công trình có tải trọng lớn, có nhiều tầng hầm, mặt bằng thi công chật hẹp

do vậy lựa chọn dạng móng cọc hợp lý là một trong yếu tố then chốt quyết định đến độ an toàn, tin cậy và giá thành hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế

1.3 Kết luận chương 1

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển các công trình xây dựng

có qui mô lớn, móng cọc ngày càng trở thành một hình thức móng sâu được dùng nhiều cho công trình công nghiệp, nhà cao tầng, cầu đường, bến cảng … ở

những vùng đất yếu

Cọc khoan nhồi và tường barrette là một trong những giải pháp móng được

áp dụng khá phổ biến để xây dựng nhà cao tầng trên thế giới và ở Việt Nam vào những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồi, tường barrette đáp ứng được các đặc điểm riêng biệt của nhà cao tầng như:

+ Tải trọng tập trung rất lớn ở chân các cột

+ Nhà cao tầng rất nhạy cảm với độ lún, đặc biệt là lún lệch vì lún sẽ gây tác động rất lớn đến sự làm việc tổng thể của toàn bộ toà nhà

+ Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân cư, mật độ nhà có sẵn khá dày Vì vậy vấn đề chống rung động và chống lún để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận là một đặc điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhà này

Vì vậy, nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xử lý nền móng trong xây dựng, nhà cao tầng trong điều kiện ở Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao

Ch ương 2: LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN

MÓNG CÔNG TRÌNH

Trong thi công công trình trong các thành phố, do yêu cầu phải tận dụng tối

đa đất đai xây dựng nền cọc khoan nhồi và tường barrette phải thẳng đứng, chịu

áp lực của áp lực đất, tải trọng của các công trình liền kề hố đào, tải trọng máy móc thiết bị thi công ở biên hố đào, áp lực của nước ngầm đẩy trồi hố đào gây nên Nhà cao tầng đòi hỏi nền móng phải chịu được tải trọng lớn, độ chống thấm cao, ít ảnh hưởng đến các công trình liền kề

2.1 Các giải pháp xử lý nền móng thường gặp

2.1.1 Xử lý nền bằng cọc gỗ (hoặc tre)

Được áp dụng với công trình chịu tải trọng nhỏ như (móng nhà dân, các

tường kè nhỏ, cống nhỏ … )

Cọc gỗ (hoặc tre) chỉ sử dụng được ở những vùng đất luôn ẩm ướt, ngập

nước để không bị mục nước, nếu đóng trong đất khô hoặc khô ướt thay đổi thì

Cọc gỗ (hoặc tre) có ưu điểm là tận dụng được vật liệu địa phương, biện pháp thi công đơn giản, giá thành thấp, tiến độ thi công nhanh, thường được

người dân sử dụng để xử lý nền khi làm nhà ở

2.1.2 Cọc thép

Trong xây dựng hiện đại, cọc thép cũng được sử dụng nhiều cho các giải pháp móng cọc Cọc thép thường được chế tạo từ thép ống hoặc thép hình cán

nóng Các đoạn cọc thép được nối hàn, chiều cao đường hàn phải theo qui định của thiết kế

sử dụng phải tính toán cụ thể để mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất

- Phạm vi sử dụng: Cọc thép được sử dụng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là các công trình cầu, bến bốc dỡ và cầu cảng

2.1.3 Xử lý nền bằng cọc cát

Cọc cát là một giải pháp xử lý nền được áp dụng phổ biến đối với các trường

hợp công trình có tải trọng không lớn trên địa tầng có dạng cơ bản với chiều dày

lớp đất yếu tương đối lớn

Cọc cát có một số đặc điểm sau:

Có tác dụng làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền giảm đi, trọng lượng thể tích, môdun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên do vậy biến dạng của

nền giảm và cường độ nền tăng

Khi xử lý nền bằng cọc cát nền đất được nén chặt lại, do sức chịu tải của nền

tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều của nền đất dưới đế móng các công trình giảm đi một cách đáng 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 giữa các cọc

Khi dùng cọc cát quá trình cố kết của nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều so

với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc cứng Khi trong nền có cọc cát thì ngoài tác dụng nén chặt đất, còn làm việc như các giếng cát thoát nước, nước trong đất có điều kiện thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng của tải

trọng ngoài, do đó cải thiện được tình hình thoát nước của nền đất, điều này là không thể có được đối với nền đất thiên nhiên hoặc là đối với nền có sử dụng các loại cọc cứng Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công do đó tạo điều kiện cho công trình mau chóng đạt được đến

giới hạn ổn định

Vật liệu dùng cọc cát rất thuận lợi, dồi dào và rẻ hơn nhiều so với các loại

vật liệu làm các loại cọc cứng như: gỗ, thép, bê tông, bê tông cốt thép và không

bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính xâm thực

Về mặt thi công, cọc cát có phương pháp thi công tương đối đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp

Ở Việt Nam cọc cát đã được áp dụng vào các công trình lớn như:

+ Dự án mở rộng đường Láng – Hoà Lạc đoạn qua các huyện Từ Liêm,

2.1.4 Xử lý nền bằng cọc xi măng đất (cọc trộn dưới đất sâu)

Cọc xi măng đất là một phương pháp mới dùng để gia cố nền đất yếu, nó sử

dụng xi măng, vôi … để làm chất đóng rắn, nhờ vào máy trộn dưới sâu để trộn

cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn (dung dịch hoặc dạng bột), lợi dụng một

loạt các phản ứng hoá học - vật lý xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất

mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và có cường

độ nhất định

Phương pháp này thích hợp với các loại đất được hình thành từ các nguyên nhân khác nhau như đất sét bão hoà, bão hoà bùn nhão, đất bùn, đất sét và đất sét bột … Độ sâu gia cố từ 50-:-60m nhưng lại hiệu quả nhất cho độ sâu gia cố

từ 15-:-20m và loại đất yếu khoáng vật đất sét có chứa đá cao lanh, đá cao lanh nhiều nước và đá măng tô thì hiệu quả tương đối cao, gia cố loại đất tính sét có

chứa đá silic và hàm lượng chất hữu cơ cao, độ trung hoà pH tương đối thấp

thấp

Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong xử lý nền móng và nền đất yếu cho các công trình: Xây dựng giao thông, Thuỷ lợi, Sân bay, Bến cảng … làm

tường hào chống thấm cho đê đập, sữa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia

cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn …

Phương pháp thi công nhanh, tiết kiệm thời gian thi công đến 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao

Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng, rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực

nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển Thi công được trong điều kiện mặt

bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước

2.1.5 Xử lý nền bằng cọc ép (Cọc BTCT)

Cọc ép thâm nhập vào nước ta qua một vài tài liệu nước ngoài được gọi là cọc Mega (tên một hãng xây dựng Pháp) Cọc ép là một thuật ngữ được dùng trong tài liệu kỹ thuật quốc tế: pressed pile (anh) Ở nước ta, từ năm 1986 đến

nay, việc sử dụng cọc ép ngày càng rộng rãi, nhất là trong việc gia cố và xây chen trong thành phố

Cọc ép là cọc được chế tạo sẵn, vận chuyển đến công trình và hạ đến độ sâu thiết kế bằng phương pháp ép tĩnh Về vật liệu chế tạo cọc ép có thể là BTCT, cọc thép Tuy nhiên ở điều kiện xây dựng nước ta hiện nay, trong các giải pháp móng cọc, hầu như chỉ dùng cọc BTCT, nên chúng ta chỉ đi sâu vào cọc ép bê tông cốt thép đúc sẵn

Cọc bê tông đúc sẵn có hai loại: Cọc bê tông đúc sẵn thông thường và cọc bê tông đúc sẵn dự ứng lực kéo trước Cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có kích

thước 0,1 đến 1,0m Ở Việt Nam hay dùng kích thước 0.2 đến 0.4m, mác bê tông thường được dùng cho cọc là 250-:-300 Kg/cmP

Ở Việt Nam hiện nay phương pháp xử lý nền bằng cọc đóng được dùng rất

phổ biến, nó được áp dụng cho những công trình có tải trọng không lớn, chiều sâu lớp đất yếu không quá sâu như nhà dân có chiều cao < 5 tầng, móng trạm

bơm, cống tưới tiêu có qui mô lớn, móng cầu có tải trọng nhỏ…

Chính vì tính ưu việt của cọc bê tông cốt thép mà hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều Công ty sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn với chất lượng, kích cỡ rất đa

bảo diều kiện kinh tế kỹ thuật

Cọc đóng bê tông cốt thép là loại cọc được đúc sẵn Mác bê tông từ 200 đến

350 tuỳ thuộc chiều dài, tiết diện cọc và yêu cầu thiết kế Trong thực tế xây

dựng sử dụng nhiều nhất là loại cọc có tiết diện vuông, cấu tạo như trên hình 2.1

Chiều dài đoạn cọc: 3 – 16m

Độ sâu đóng cọc: trung bình 25m, nếu sử dụng cọc bê tông ứng suất trước có thể đóng tới 40m

Sức chịu tải của cọc đạt 80 – 100 tấn/cọc

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu 3 cm Đầu cọc đặt các đai bằng thép

lá dày 10 mm để phục vụ việc nối hàn trong quá trình đóng cọc Ngoài nối hàn còn có rất nhiều các kiểu nối khác được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài, trên hình 2.3 Trình bày các kiểu nối cọc đóng để tham khảo

Hình 2.2: Cấu tạo các kiểu nối cọc

Hình 2.3: Các phương án nối cọc BTCT trong quá trình đóng

* Cọc tròn BTCT đúc lý tâm: Ngoài cọc tiết diện vuông ra, loại cọc tròn bê tông cốt thép đúc ly tâm cũng được sử dụng nhiều trong thực tế xây dựng Cấu tạo của đoạn cọc bê tông cốt thép đúc ly tâm thể hiện trên hình 2.5

Đường kính cọc 40 – 120 mm

Chiều dài đoạn cọc 4 – 12 m

Mũi cọc có khung thép gia cường và đầu mũi bịt thép lá

Đầu cọc gia cường hai vòng đai xoắn để chống ứng suất cục bộ

Bước các đai xoắn bố trí tương tự như ở cọc tiết diện vuông

Cọc có thể nối hàn, nối bu lông

40 m

* Ưu điểm:

- Ưu điểm rõ rệt của cọc ép là thi công êm, không gây chấn động tính kiểm tra cao, chất lượng của từng đoạn ép được thử dưới lực ép, xác định được sức tải của cọc qua lực ép cuối cùng Thiết bị gọn nhẹ, thi công không gây ô nhiễm môi trường

- Có thể thi công trong điều kiện mặt bằng chất hẹp, rất hiệu quả trong trường hợp xây chen, chống lún, cải tạo nhà Khi ép sau, cọc được ép trong quá trình xây dựng các tầng trên, rút ngắn thời gian thi công

- Có thể hạ cọc bằng phương pháp ép đối với nhiều loại cọc khác nhau: cọc BTCT, cọc thép

- Có thể chế tạo kích với lực ép lớn (tăng S xi lanh, tăng áp lực dầu) Lực ép

có thể khống chế được qua việc điều chỉnh áp lực dầu

Cọc nhồi được giới thiệu ở Việt Nam vào năm 1990, kích thước phổ biến :-2)m, chiều sâu (20-:-70)m

(1-Cọc khoan nhồi hiện nay được ứng dụng khá phổ biến ở Việt Nam, nó

thường được sử dụng để gia cố nền đất yếu có chiều sâu và tải trọng công trình

tương đối lớn như các chưng cư cao tầng, các công trình công cộng có chiều cao

lớn và tải trọng lớn, địa chất nền phức tạp và các cầu đường bộ mà các phương pháp khác như cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông cốt thép, cọc xi măng đất hay cọc cát đều không thể giải quyết được

Hiện nay ở Việt nam có rất nhiều công ty mua lại các phần mềm tính toán nên trong thiết kế việc lựa chọn các đơn vị tư vấn cũng rất phong phú

Thiết bị thi công nhỏ gọn, nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật

hẹp Không gây ảnh hưởng bất kỳ nào đối với nền móng và kết cấu của các công trình kế cận Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao

Gía thành rẻ hơn các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép nhờ vào khả năng

chịu tải trên mối đầu cọc cao nên số lượng cọc trong móng giảm, do đài cọc nhỏ

gọn nên tránh hiện tượng chịu tải trọng lệch tâm

Tuy nhiên thi công cọc nhồi tạo nên môi trường sình lầy, dơ bẩn Chất lượng

cọc tuỳ thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc

Ưu nhược điểm của khoan nhồi:

- Thi công ít gây ảnh hưởng đến nền đất và công trình xung quanh (cọc đóng

và nén hay sinh ra trồi đất, nứt tường công trình lân cận)

- Giảm chi phí chế tạo và vận chuyển cọc so với phương án cọc đóng, hoặc

ép

* Nhược điểm:

- Khó kiểm tra chất lượng cọc, chi phí kiểm tra chất lượng cọc cao

- Cọc có nhiều khuyết tật, xác suất cọc bị hỏng cao: tiết diện không đều, bị

rỗ, bị đứt, bê tông lẫn bùn tạp chất do bị sập thành, lồng sắt bị tụt (VD: cầu Thanh Trì thi công hơn 1000 cọc thì gần ½ số lượng là kém chất lượng và không đạt yêu cầu)

- Đòi hỏi sự phù hợp về thiết bị thi công và tay nghề công nhân

- Quá trình thi công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Gây ô nhiễm môi trường

2.1.7 Xử lý nền bằng cọc barrette

Cọc barrette thường được dùng cho những công trình có tải trọng rất lớn và các phương pháp xử lý nền khác đều không đáp ứng được yêu cầu Nó thường được dùng cho những toà nhà cao trên 40m, móng các cầu dẫn lớn … sức chịu

tải trên mối đầu cọc từ 600-:-3600 tấn

Ưu nhược điểm của cọc barrette:

* Ưu điểm:

- Tạo được cọc bê tông cốt thép liền khối có tiết diện và độ sâu lớn, không phải nối làm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cọc

- Sức chịu tải của cọc barrette rất cao Là giải pháp hiệu quả về mặt kết cấu

và kinh tế cho móng nhà cao tầng, công trình đòi hỏi độ chịu lực cao

- Thi công ít gây ảnh hưởng đến nền đất và công trình xung quanh (cọc đóng

và nén hay sinh ra trồi đất, nứt tường công trình lân cận)

- Giảm chi phí chế tạo và vận chuyển cọc so với phương án cọc đóng, hoặc

ép

* Nhược điểm:

- Khó kiểm tra chất lượng cọc, chi phí kiểm tra chất lượng cọc cao

- Cọc có nhiều khuyết tật, xác suất cọc bị hỏng cao: tiết diện không đều, bị

rỗ, bị đứt, bê tông lẫn bùn tạp chất do bị sập thành, lồng sắt bị tụt

- Đòi hỏi sự phù hợp về thiết bị thi công và tay nghề công nhân

- Quá trình thi công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Gây ô nhiễm môi trường

2.2 So sánh các ph ương pháp xử lý nền móng cho công trình nhà cao tầng

Như chúng ta đã biết, các đô thị của nước ta, đặc biệt là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đều nằm trên nền đất yếu Vì vậy việc gia cố nền móng để có thể xây dựng được công trình, đặc biệt là các công trình cao tầng trở nên cấp bách và cần thiết chiều sâu xử lý lớn (H=30-:-60m) do đó cọc khoan nhồi thường được

lưạ chọn Mặt khác, việc gia cố nền móng còn cho phép xây dựng các tầng hầm, gara ôtô để tận dụng quĩ đất xây dựng ngày càng hạn hẹp Đây là một vấn đề rất cần sự nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế thi công của ngành xây dựng trong những năm tới

Một số phương pháp xử lý nền móng thường được dùng trong những năm gần đây để xây dựng nhà cao tầng đã tỏ ra có hiệu quả và trong tương lai nó vẫn được dùng rộng rãi, đó là phương pháp dùng cọc và tường trong đất

Cọc dùng trong gia cố và thiết kế nền móng có rất nhiều loại, tùy theo điều kiện thi công, địa chất công trình, thủy văn, địa hình, kinh tế mà lựa chọn cho thích hợp

Người ta có thể phân loại cọc theo nhiều cách khác nhau: theo mục đích sử dụng, theo khả năng chịu lực, heo vật liệu, heo phương pháp thi công v.v

Theo mục đích sử dụng: cọc gia cố nền và cọc chịu lực (cọc của móng cọc) Theo vật liệu chế tạo: cọc tre, cọc gỗ, cọc thép, cọc thép bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc cát, cọc xi măng đất

Theo phương pháp thi công: cọc ép, cọc đóng (cọc đóng rung), cọc rung, cọc vít, cọc nhồi (nhồi khô, nhồi ướt, cọc barrette)

Cọc barrette là một loại cọc nhồi, thi công bằng thiết bị gầy đào hình chữ nhật, có tiết diện rất đa dạng: chữ nhật, chữ T, chữ thập, chữ L, I, H, E, hình ba chạc Y Cọc barrette có tiết diện thông dụng là hình chữ nhật với chiều rộng 0,6 – 1,5 m, chiều dài 2,2- 6 m và chiều sâu từ hàng chục đến hơn 100 m

Khi thi công phần ngầm bằng phương pháp đào mở mà không có tường trong đất thì phải dùng cừ đóng theo chu vi hố móng để chống thấm và bảo vệ sụt lở cho hố móng Theo vật liệu chế tạo, ta có: ván cừ gỗ, ván cừ thép và bê tông

- Ván cừ gỗ chỉ sử dụng ở những công trình nhỏ, hố móng nông với áp lực đất yếu

- Ván cừ bằng thép được chế tạo bằng thép cường độ cao, phụ thuộc và hình dạng tiết diện và cách liên kết móc nối mà phân ra: ván cừ phẳng, khum, lac-sen, hình chữ I …

Chiều dày của ván từ 8 ÷ 15mm, chiều dài cừ hiện nay thường từ 12 ÷ 25m, khoảng cách giữa hai mép cừ rộng 35 – 45 cm Ván cừ tiết diện chữu I có chiều kích thước phổ biến 30 x 45 – 50 cm, chiều dài một thanh 9 m

Ván cừ bê tông có ưu điểm hơn vá cừ thép là không chịu ăn mòn, nhưng nó còn một số nhược điểm là: chiều dài hạn chế, không có khả năng nối dài; tính chịu uốn, chống va đập thấp; khả năng sử dụng lại hầu như không có; chống thấm khó khăn; vận chuyển phức tạp, tốn nhiều công khi hạ

Vì vậy tường cừ bê tông chỉ sử dụng hiệu quả cho các công trình cảng, kè ven bờ, các hố móng sâu 3 – 12 m

Trong xây dựng, các cọc được chế tạo sẵn và được hạ bằng năng lượng động (va đập) gọi chung là cọc đóng Theo vật liệu chế tạo chia ra các loại cọc thông dụng sau: Cọc tre, cọc gỗ, cọc thép, cọc hỗn hợp thép + bê tông, cọc bê tông cốt thép

* Cọc khoan nhồi và cọc barrette thuộc loại cọc chịu lực có sức chịu tải lớn dùng cho móng công trình được thi công bằng phương pháp tạo lỗ và đổ bê tông cốt thép toàn khối

Cọc khoan nhồi có tiết diện tròn, D = 0,4 - 1,5m (thông dụng 0,6 – 1,2m), chiều sâu H = 10 – 120m (thông dụng 30 – 50m), khả năng chịu lực P = 75 –

4000 tấn Trong các công trình giao thông có thể: D = 2,5 - 3m; H = 50 – 120 m,

P = 3000 – 4000 tấn (cầu Mỹ Thuận, Cần Thơ) Khi thi công người ta dùng máy khoan có lưới khoan hình tròn để tạo lỗ cọc, giữ thành lỗ khoan có thể dùng ống vách (casing) hoặc dung dịch sét bentonite, polime

Cọc barrette là một loại cọc khoan nhồi, không thi công bằng lỗ khoan hình tròn mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật Cọc barrette có tiết diện thông dụng

là hình chữ nhật, ngoài ra còn có thể có các tiết diện khác với kích thước như trên hình 2.8 Chiều sâu H của cọc barrette H = 20 – 150m, sức chịu tải của cọc barrette rất lớn P = 600 – 4000T tùy theo kích thước và hình dáng và chiều sâu của cọc Cọc khoan nhồi và cọc barrette phải được cắm vào tầng đất tốt, đá gốc, cuội sỏi với chiều sâu tối thiết là 3D

Hình 2.8: Tiết diện và kích thước một số cọc barrette

Tường trong đất đổ toàn khối thực chất là các cọc barrette nối với nhau qua các gioăng chống thấm Các cọc barrette này thường có tiết diện chữ nhật, chiều rộng B = 0,6 – 1,5m; chiều dài L = 2,2 – 3m; và chiều sâu thông thường từ 12 –

30m phụ thuộc vào chiều sâu tầng hầm của công trình Ở Việt Nam có nhiều công trình tường trong đất rộng 0.6 – 1m, chiều sâu 25 – 35m

- Thi công ít gây ảnh hưởng đến nền đất và công trình xung quanh (cọc đóng

và nén hay sinh ra trồi đất, nứt tường công trình lân cận)

- Giảm chi phí chế tạo và vận chuyển cọc so với phương án cọc đóng, hoặc

ép

* Nhược điểm

- Khó kiểm tra chất lượng cọc, chi phí kiểm tra chất lượng cọc cao

- Cọc có nhiều khuyết tật, xác suất cọc bị hỏng cao: tiết diện không đều, bị

rỗ, bị đứt, bê tông lẫn bùn tạp chất do bị sập thành, lồng sắt bị tụt (VD: cầu Thanh Trì thi công hơn 1000 cọc thì gần ½ số lượng là kém chất lượng và không đạt yêu cầu)

- Đòi hỏi sự phù hợp về thiết bị thi công và tay nghề công nhân

- Quá trình thi công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Gây ô nhiễm môi trường

Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi và barrette

- Sử dụng cho móng các nhà cao tầng

- Sử dụng cho móng bồn chứa, silô, bể chứa nước chịu tải trọng lớn

- Sử dụng cho móng các trụ cầu trong các công trình giao thông

2.3 Phân tích lựa chọn giải pháp xử lý hố móng sâu cho nhà cao tầng

Trong thi công xây dựng công trình trong thành phố Hà Nội, do yêu cầu phải

tập trung tối đa đất đai xây dựng nên chúng ta phải lựa chọn phương án xử lý hố móng nào đảm bảo độ ổn định công trình, giá thành hợp lý, biện pháp thi công không quá phức tạp, thi công nhanh, ít ảnh hưởng đến công trình liền kề xung quanh, móng chịu được tải trọng lớn và rất lớn

Thi công hố đào móng công trình luôn song hành với việc lựa chọn giải pháp thi công hố đào không thích hợp với điều kiện địa chất - thuỷ văn công trình Sự chuyển dịch đất nền quanh hố đào có thể xẩy ra ngay trong quá trình đào móng hay sau thời gian hố đào đã lấp đất Đây là vấn đề khó tránh khỏi, một

à thầu kém năng lực, ít kinh nghiệm, hoặc thiếu thông tin tin cậy về số

liệu khảo sát Vấn đề đào hố luôn luôn là chủ đề thời sự, nó tiềm ẩn trong nghề

và nghiệp của một kỹ sư xây dựng nền móng công trình

Theo vật liệu tường chắn hố đào phổ biến được chia làm hai loại: Tường

chắn tạm bằng cọc bản thép larssen và tường chắn vĩnh cửu bằng cọc barrette liên tục ngầm trong đất Theo cách giữ ổn định tường chắn thường được chia làm hai loại: tường chắn có chân ngàm sâu trong đất sét cứng hay cát chặt và

tường chắn kết hợp văng chống bằng thép hình hay dầm bê tông hoặc bằng sàn

của các tầng hầm (thi công kiểu Top – Down) hoặc neo trong đất Ngoài ra còn

loại tường chắn đất khác như: tường vây bằng hàng cọc khoan nhồi liên tục, cọc

bản bằng bê tông lắp ghép, cọc xi măng đất …

Tường chắn đất bằng tường barrette là một trong các giải pháp xử lý hố móng đào sâu dựa trên tính toán điều kiện cho phép của các đặc trưng địa chất

cũng như hiện trạng tồn tại của công trình lân cận Đó là xét về độ bền và ổn định cục bộ theo từng mặt cắt địa chất của từng hố khoan sao cho việc thi công

hố đào sau này là khả thi, hạn chế tối đa các sự cố đẩy trồi đất, trượt lở đất xung quanh hố đào làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, đặc biệt phải lựa chọn

hệ thanh chống sao cho hạn chế biến dạng tường vây và chuyển vị ngang tại đỉnh tường là tối thiểu

Thứ nhất phương pháp này phù hợp với độ sâu hố đào lớn, thích hợp với

mọi loại nền đất kể cả nơi có mực nước ngầm cao, thi công không quá phức tạp Thứ hai là hệ thanh chống ngang, chống xiên không hạn chế một cách tuyệt đối được các chuyển vị lớn tại đỉnh tường cừ nếu kích thước hố đào rộng và lớn Thứ ba là, do cần thiết phải sử dụng nhiều tầng, nhiều lớp thanh chống cho tường cừ sẽ gây trở ngại các hoạt động máy đào đất dù là sử dụng máy đào cỡ nhỏ, vì vậy phải đào đất bằng biện pháp thủ công nên thời gian thi công phần

ngầm bị kéo dài

Vào thời điểm xây dựng ở ta mới phát triển, các công trình ngầm thường có diện tích tầng hầm vừa phải, hố đào không sâu, khối lượng đất đào không lớn,

các công trình lân cận là thấp tầng, tải trọng phụ tác dụng lên tường cừ nhỏ, phương án chống đỡ tường cừ nhỏ, phương án chống đỡ tường cừ không phức tạp, thì việc chọn biện pháp chống đỡ hố đào bằng tường cừ larssen là phương

án thực tế và hợp lý

Một vài công trình đã áp dụng giải pháp này an toàn và hiệu quả kinh tế như Công trình Sanway Tower tại 115 Nguyễn Huệ TP Hồ Chí Minh, nhà có diện tích đất xây dựng 156mP

2

P

, xung quanh là nhà cấp 4 cao 1-2 tầng và riêng trường học phổ thông cơ sở nhà cao 3 tầng kết cấu chịu lực khung bê tông cốt thép, tường bao che xây gạch Cao

độ tuyệt đối đất nén khu vực cao hơn mực nước biển là +0,8m Phía Bắc công trình nhìn ra đường Cao Đạt, phía Tây Nam nhìn ra đường Lê Hồng Phong và phía Đông Bắc nhìn ra đường Trần Bình Trọng Toà nhà 25 tầng cao + 80,70m, cao nhất trong vùng Trên tầng 25 bố trí bể bơi thông minh, phòng tắm sông hơi massage và quầy bar riêng cho mỗi căn hộ VIP Công trình có 6 thang máy và 6 thang bộ thoát nạn khi hoả hoạn Toà nhà có tổng diện tích sàn là 4161mP

2

Ptương ứng 366 căn hộ cho 1600 dân Kết cấu toà nhà bao gồm sàn không dầm dầy 20cm tựa trên vách có khoảng cách 6cm và 3 lõi cứng bằng bê tông toàn khối

không ứng suất trước có chiều dày trung bình 30cm Toà nhà 2 tầng hầm diện tích 2485mP

2

P

, gồm ba khối bố trí theo hình chữ L, không có khe lún, chỉ cấu tạo khe co dãn nhiệt độ rộng 14 cm cắt từ cốt sàn tầng trệt trên mặt đất đến cốt đỉnh mái bằng

2.4 Nghiên cứu áp dụng giải pháp xử lý nền móng cho công trình cao tầng bằng tường barrette, cọc khoan nhồi và mô hình tính toán

Lần đầu tiên vào năm 1950 khi làm tường chống thấm của đập thuỷ lợi Milan ở Italia, đã thi công tường liên tục trong đất và dùng dung dịch sét để giữ

công trình thuỷ lợi, bến cảng và các phần công trình ngầm rất đa dạng của các nhà máy sản xuất công nghiệp và năng lượng Ở Việt Nam trong khoảng 10 năm

trở lại đây đã dùng tường trong đất làm tường ngoài tầng hầm của nhiều nhà cao

tầng ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh có độ sâu trên 20m dưới mặt đất Trong thực tế xây dựng thành phố, phương pháp tường trong đất chủ yếu được dùng để làm các đường vượt ngầm dưới đất, tàu điện ngầm đặt nông, đường ô tô và bãi đậu ô tô ngầm Ngoài ra, phương pháp tường trong đất cũng dùng để làm móng gọi là cọc barrette dùng để làm các tầng hầm ở các toà nhà chung cư cao tầng, các trung tâm thương mại …

Ví dụ:

1 Công trình Vietcombank Hà Nội đài móng tựa trên 2 – 3 cọc barrette tiết diện chữ nhật kích thước 0,8 x 2,8 m, sâu 55m (có tất cả 58 cọc) Tường trong đất dầy 0,8m, sâu 23m, khối lượng: 2500mP

2

P

, nhiều tầng hầm với chiều cao là 20m Chân tường trong đất đặt vào lớp sét cứng Tất cả các cọc đều chống vào đá gốc, nên rất vững chắc

2.4.1 Mô hình tính toán tường chắn không neo

Trường hợp này chỉ áp dụng khi nhà có tầng hầm không sâu hơn 4m

Sơ đồ tính được trình bày trong hình 2.9 dưới đây:

Hình 2.9: Sơ đồ tính toán tường tầng hầm không neo

a Sơ đồ tường; b Sơ đồ áp lực đất; c Biểu đồ momen

Quan niệm rằng tường bêtông cốt thép là một vật cứng, nên dưới tác dụng của áp lực đất, thì nó sẽ bị quay quanh một điểm C, gọi là điểm ngàm, cách đáy

hố đào một đoạn ZR c R = 0.8hR 2 R( trong đó hR 2 R là chiều sâu tường dưới dấy hố đào)

Ở đây phải xác định hai số liệu quan trọng, đó là độ sâu cần thiết của tường

và mômen uốn MR max Rđể tính cốt thép cho tường Trình tự tiến hành như sau: a) Xác định các hệ số áp lực chủ động và áp lực bị động của đất vào tường

λ = λR a - RλR b

b) Xác định áp lực giới hạn của đất nền dưới chân tường:

q = γ [(h – h ) – h γ ]

QR 1 R= d) Lực đẩy ngang lớn nhất dưới chân tường vào đất:

2 2 2 3 1 1 3

2

2 2 1 2

2

2 ( 3 ) (

2

) (

2

Z h Q h h Q h

Q Q h

−

− +

−

+

− λ

g) Xác định mômen uốn lớn nhất MR max Rcủa tường:

Mômen lớn nhất MR max Rtác dụng vào điểm nằm dưới đáy hố đào một đoạn ZR 0 R:

λ

λ λ

6

Z Z

2.4.2 Tính toán tường chắn có một hàng neo

Sơ đồ tính toán được thể hiện trên hình 2.10 dưới đây:

Sơ đồ tính này thường áp dụng cho nhà cao tầng có 2 tầng hầm (với hố đào sâu khoảng 8m đến 10m)

Điều kiện cân bằng ổn định của tường sau:

h

3

2 )

( 3

2

R(2-7)Trong đó:

QR 1 R – Áp lực chủ động của đất QR 1 R=

2

h λ γ

QR 2 R – Áp lực bị động của đất QR 2= Rγ.Zc.λR a

M - hệ số điều kiện làm việc, m = 0,7 ÷ 1

Phản lực của neo là:

N = QR 1 R - QR 2 R(2-8)Điểm tác dụng của mômen uốn lớn nhất vào tường là điểm cách mặt đất một đoan ZR 0 R:

ZR 0 R=

a

BN

γλ 2

Trong đó: γ - dung trọng của đất

λR a R - hệ số áp lực chủ động

Giá trị của mômen uốn lớn nhất vào tường MR max R:

MR max R = N (ZR 0 R – a) - 3

0 6

Hình 2.10: Sơ đồ tính toán tường có một hàng neo

a Sơ đồ tính; b Biểu đồ mômen

2.4.3 Tính toán tường chắn có nhiều hàng neo

Áp lực đất lên tường cừ được xác định theo phương pháp của K Terzaghi Biểu đồ rút gọn áp lực bên của đất lên tường có nhiều gối (do các thanh chống khi thi công) hoặc nhiều neo (tạm thời hay lâu dài) đối với đất rời và đất dính được thể hiện ở hình 2.11

Hình 2.11: Bi ểu đồ rút gọn áp lực bên của đất lên tường chắn có nhiều hàng neo

a Đất rời ; b Đất dính

Hình 2.12: Sơ đồ lực tác dụng vào tường cừ khi có các neo ứng suất trước

Trị số cực đại áp lực ngang của đất tác dụng lên tường chắn đối với đất rời:

Dùng PR max Rđể xác định các nội lực trong tường chắn

Các mômen uốn trong tường và các phản lực ở gối (hoặc neo) được xác định như trong những dầm một nhọp có chiều dài bằng khoảng cách giữa các

chiều dài bằng khoảng cách từ đỉnh tường đến hàng gối tựa (hoặc neo) thứ nhất Gối tựa dưới cùng đặt tại đáy hố móng

Khi tính toán các tường cừ có neo ứng suất trước, thì phải tính các ứng suất phụ phát sinh trong tường và neo do việc căng neo

Khi tính toán các ứng lực do căng trước neo, để đơn giản tính toán, người

ta xem tường như cứng tuyệt đối, tức là không xét ảnh hưởng của độ võng tường đến sự phân bố của phản lực đất phát sinh khi căng neo, còn đất sau tường coi là nền đàn hồi Winkler với hệ số nền thay đổi tuyến tính theo chiều sâu

Sơ đồ tác dụng vào tường khi có các neo ứng uất trước được trình bày trên hình 2.12

Mômen MzR a R và lực cắt QzR a Rtrong tường cừ do căng trước neo được xác định theo công thức kinh nghiệm của V.M.Zubkov:

L

Z L

Q L

M L

Z Q

L

Z

s k

Z - Khoảng cách từ đỉnh tường đến tiết diện đang xét, m

k - số lượng hàng neo theo chiều cao tường

n- số liệu của hàng neo (n = 1,2,3 , k)

L - chiều sâu tường (khoảng cách từ đỉnh tường đến chân tường), m

AR n R - khoảng cách từ đỉnh tường đến neo thứ nhất, m

(Z – aR n R) nếu Z > aR n R1 nếu Z >aR n

R Rθ=R Rη=

R R0 nếu Z ≤ aR n R 0 nếu Z ≤ aR n

QR s = ∑

=

k

n n

S

1.aR n

Nội lực tổng cộng trong tường và neo:

Về cơ bản cấu tạo thép trong tường trong đất cũng giống như trong cọc barrette

Chú ý là có loại tường trong đất thi công bằng cách đổ bê tông tại chỗ trên hiện trường và có loại đúc sẵn trong công xưởng rồi lắp ghép tại hiện trường Loại lắp ghét thường không sâu bằng tường đúc tại chỗ Khi tính thép cho tường lắp ghép còn phải chú ý việc vận chuyển và cẩu lắp các barrette nên thường cốt thép trong tường lắp ghép nhiều hơn trong tường đúc tại chỗ

2.5 Kết luận chương 2

Hiện nay, ngành xây dựng ở nước ta đã đạt được những thành tựu đáng kể, nhất là trong công nghệ xây dựng nền móng nói chung và trong móng cọc nói riêng Chúng ta đã có phương tiện thiết bị thi công khá hiện đại, cho nên việc lựa chọn móng cọc không bị ràng buộc do thiếu thiết bị Trong xây dựng công trình việc lựa chọn dạng móng cọc hợp lý là một trong những yếu tố then chốt quyết định đến độ an toàn, tin cậy và giá thành hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế + Cọc khoan nhồi thích hợp với các loại nền cát (Hà Nội dùng nhiều), kể cả

động castơ

+ Thích hợp cho các công trình cầu lớn, chưng cư cao tầng, các công trình công cộng chịu tải trọng lớn, địa chất nền móng là đất yếu hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

Tuy nhiên khi chọn phương án cọc nhồi cần phải xét đến các nhược điểm sau:

+ Gía thành 1m dài cọc hiện vẫn còn cao so với các loại cọc đóng, cọc ép, cọc rung hạ

+ Việc kiểm tra chất lượng cọc nhồi thường chỉ thực hiện được sau khi đã thi công xong cọc Chi phí cho thiết bị kiểm tra chất lượng tương đối cao Thí

nghiệm thử tải cọc phức tạp và giá thành cao

+ Suất huy động cường độ vật liệu cấu tạo cọc thấp

+ Chất lượng cọc phụ thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông

+ Dễ sụt thành vách lỗ khoan trong giai đoạn tạo lỗ, điều này ảnh hưởng đến tính chất làm việc của đất xung quanh cọc, tại chân cọc, làm thay đổi tiết diện cọc, tăng khối lượng bê tông cọc và trọng lượng bản thân cọc một cách vô ích + Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoan nhồi cao hơn nhiều so với móng cọc khác Bởi vì việc thiết kế cọc khoan nhồi cần biết chi tiết về các tính chất cơ – lý – hoá của đất, nước, cần dự báo đúng về các hiện tượng cát chảy, đất sập

Chương 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP

XỬ LÝ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH CHUNG CƯ CT2 NGÔ THỊ NHẬM,

QUẬN HÀ ĐÔNG 3.1 Giới thiệu công trình chung cư CT2 Ngô Thì Nhậm

Công trình chung cư CT2 Ngô Thị Nhậm, quận Hà Đông là toà nhà cao 24 tầng với 3 tầng hầm sâu 14,05m Kích thước móng 25x27m Kết cấu móng là khung BTCT với tường cũng bằng bê tông toàn khối, hệ thống cọc khoan nhồi D1500, chiều dài 54m

Tầng hầm thi công bằng tường BTCT liên tục theo chu vi móng, dày 0.6m

với các đoạn tường 0.6x2.8x25.4m và 0.6x3.45x44m Sàn tầng hầm gồm bản đỉnh tại cốt -0.5m, sàn tầng 1 ở cốt -2.85m, sàn tầng 2 ở cốt -6.84m và bản đáy ở

cốt -8.95m

Móng cọc barrette 0.6x2.8x35.5m đặt giữa khung bên trên và trong mỗi cọc barrette có đặt thanh thép H305x305 làm trụ đỡ trung gian tạm thời để thi công các sàn tầng hầm Khối lượng bê tông tường chắn và cọc barrette khoảng 2000mP

Tải trọng công trình sẽ truyền lên hệ thống cột giữa nhà và các cột biên

nằm với tường cừ Tường barrette ở biên như vậy sẽ vừa phải chịu áp lực ngang

của đất và nước cũng như các tải trọng khác phân bố lân cận và vừa chịu tải

trọng đứng của bản thân công trình Các sàn của công trình tựa trên hệ thống cột

và tường cừ còn bản đáy tựa lên cọc barrette

3.1.1 Phân tích thực tế thi công móng tại chung cư CT2 Ngô Thị Nhậm