Đánh giá điều kiện địa chất công trình công trình cầu C4 tại Km 196 + 480 quốc lộ 12 huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên ở giai đoạn nghiên cứu khả thi. Thiết kế phương án khảo sát ĐCCT chi tiết cho công trình trên, thời gian thi công phương án 1,5 tháng

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1.Bảng tra hệ số β.______________________________________16 Bảng3.2. Bảng tra mk theo từng loại đất. __________________________16 Bảng 3.3. Bảng tra giá trị C_____________________________________17 Bảng 3.4. Bảng tra giá trị R0 (Theo TCVN 9362:2012)_______________17 Bảng 3.5. Chỉ tiêu cơ lý lớp 2A__________________________________18 Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý lớp 2B__________________________________19 Bảng 3.7. Chỉ tiêu cơ lý lớp 3____________________________________20 Bảng 3.8. Chỉ tiêu cơ lý lớp 4____________________________________20 Bảng3.9. Chỉ tiêu cơ lý lớp 5____________________________________22 Bảng3.10. Chỉ tiêu cơ lý lớp 6___________________________________22 Bảng 3.11. Chỉ tiêu cơ lý lớp 7___________________________________23 Bảng 4.1. Kết quả tính toán lực ma sát trung bình trụ cầu______________31 Bảng 4.2. Kết quả tính toán lực ma sát trung bình mố cầu______________40 Bảng 5.1 : Khối lượng công tác trắc địa____________________________48 Bảng 5.2. Khối lượng và nhiệm vụ các hố khoan thăm dò______________50 Bảng 5.3. Thông số kỹ thuật của máy khoan XJ – 100.________________51 Bảng 5.4. Bảng số lượng mẫu cụ thể cho từng lớp đất_________________57 Bảng 5.5. Khối lượng mẫu nước__________________________________59 Bảng 5.6. Số lượng mẫu thí nghiệm_______________________________59 Bảng 5.7.Các chỉ tiêu thí nghiệm._________________________________60 Bảng 5.8.Các chỉ tiêu tính toán.__________________________________61 Bảng 5.9. Hệ số điều chỉnh______________________________________64 Bảng 5.10. Độ chặt của đất loại cát________________________________64 Bảng 5.11. Độ chặt của đất loại sét________________________________64 Bảng 6.1. Bảng tính toán số ca công tác thực địa_____________________67 Bảng 6.2. Dự trù thiết bị khoan và lấy mẫu thí nghiệm________________67 Bảng 6.3. Dự trù thiết bị thí nghiệm SPT __________________________67 Bảng 6.4. Các loại văn phòng phẩm______________________________68 Bảng 6.5. Thời gian tiến hành các dạng công tác khảo sát trong thời gian thi công________________________________________________________68 Bảng 6.6. Lịch trình công tác____________________________________69   DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 4.1. Hình trụ hố khoan LK – 2_______________________________28 Hình 4.2. Bố trí cọc trong đài____________________________________33 Hình 4.3. Hình trụ hố khoan LK 1__________________________37 Hình 4.4. Bố trí cọc trong đài (mố cầu)____________________________42 Hình 5.1. Sơ đồ giao hội thuận xác định tọa độ điểm thăm dò___________49 Hình 5.2. Sơ đồ xác định cao độ các công trình thăm dò_______________49 Hình 5.3. Cấu trúc lỗ khoan điển hình của trụ cầu.____________________52 Hình 5.4.Cấu trúc hố khoan điển hình của mố cầu.___________________53 Hình 5.5. Hình trụ hố khoan.____________________________________55 Hình5.6. Hộp đựng mẫu lưu trữ._________________________________56 Hình 5.7. Thẻ mẫu____________________________________________58 Hình 5.8.Thẻ mẫu nước________________________________________58 Hình 5.9. Cấu tạo ống xuyên tiêu chuẩn___________________________62 Hình 5.10.Sơ đồ thí nghiệm SPT_________________________________63

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1.Bảng tra hệ số β. 16

Bảng3.2 Bảng tra mk theo từng loại đất 16

Bảng 3.3 Bảng tra giá trị C _17

Bảng 3.4 Bảng tra giá trị R0 (Theo TCVN 9362:2012) _17

Bảng 3.5 Chỉ tiêu cơ lý lớp 2A 18

Bảng 4.1 Kết quả tính toán lực ma sát trung bình trụ cầu 31

Bảng 4.2 Kết quả tính toán lực ma sát trung bình mố cầu 40Bảng 5.1 : Khối lượng công tác trắc địa 48

Bảng 5.2 Khối lượng và nhiệm vụ các hố khoan thăm dò 50Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật của máy khoan XJ – 100. 51

Bảng 5.4 Bảng số lượng mẫu cụ thể cho từng lớp đất _57Bảng 5.5 Khối lượng mẫu nước 59

Bảng 5.6 Số lượng mẫu thí nghiệm _59

Bảng 6.4 Các loại văn phòng phẩm 68Bảng 6.5 Thời gian tiến hành các dạng công tác khảo sát trong thời gian thicông 68Bảng 6.6 Lịch trình công tác 69

DANH MỤC HÌNH V

Hình 4.1 Hình trụ hố khoan LK – 2 _28Hình 4.2 Bố trí cọc trong đài 33Hình 4.3 Hình trụ hố khoan LK - 1 37Hình 4.4 Bố trí cọc trong đài (mố cầu) 42Hình 5.1 Sơ đồ giao hội thuận xác định tọa độ điểm thăm dò _49Hình 5.2 Sơ đồ xác định cao độ các công trình thăm dò _49Hình 5.3 Cấu trúc lỗ khoan điển hình của trụ cầu. 52Hình 5.4.Cấu trúc hố khoan điển hình của mố cầu. _53Hình 5.5 Hình trụ hố khoan. 55Hình5.6 Hộp đựng mẫu lưu trữ. _56Hình 5.7 Thẻ mẫu 58Hình 5.8.Thẻ mẫu nước 58Hình 5.9 Cấu tạo ống xuyên tiêu chuẩn _62Hình 5.10.Sơ đồ thí nghiệm SPT _63

MỞ ĐẦU

Hiện nay, kinh tế của tỉnh Điện Biên đang trên đà phát triển, kéo theo đó là

sự phát triển không ngừng của cơ sở hạ tầng, trong đó ưu tiên hàng đầu là xây dựngcông trình giao thông Cầu C4 là một trong những công trình giao thông được xâydựng để đảm bảo an toàn giao thông và đáp ứng nhu cầu giao thông trên Quốc lộ

279 và Quốc lộ 12 tỉnh Điện Biên

Việc phát triển giao thông là một vấn đề hết sức cấp thiết trong việc nhằmthỏa mãn yêu cầu giao lưu văn hóa cũng như nhu cầu về giao thông và phát triểnkinh tế của khu vực.Đáp ứng yêu cầu trên, ngày 30 tháng 9 năm 2015, bằng Quyếtđịnh số 3524/QĐ-BGTVT, Bộ GTVT bổ sung 24 cầu trong đó có cầu C4 vào Dự ántín dụng ngành giao thông vận tải để cải tạo mạng lưới đường quốc gia lần thứ 2

Trong thời gian thực tập tốt nghiệp, được sự đồng ý của Bộ môn địa chấtcông trình, tôi được cử đến thực tập tại Công ty TVTK GTVT-CTCP (TEDI) Tạiđây tôi đã tham gia trực tiếp các dạng công tác khảo sát ngoài trời như khoan thăm

dò lấy mẫu, thí nghiệm SPT,… và các thí nghiệm trong phòng Đồng thời thu nhậpcác tài liệu cần thiết phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp

Sau khi hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp, trên cơ sở tài liệu thu thập được,tôi được Bộ môn Địa chất công trình giao làm đồ án với đề tài sau:

“Đánh giá điều kiện địa chất công trình công trình cầu C4 tại Km 196 +

480 quốc lộ 12 huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên ở giai đoạn nghiên cứu khả thi Thiết kế phương án khảo sát ĐCCT chi tiết cho công trình trên, thời gian thi công phương án 1,5 tháng”

Sau thời gian 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, được sự chỉ bảo và hướng dẫntận tình của thầy giáo TS Bùi Trường Sơn, tôi đã hoàn thành đồ án đúng thời gianquy định Nội dung đồ án gồm có:

- Chương 1 – Đánh giá điều kiện tự nhiên tỉnh Điện Biên

- Chương 2 – Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn tỉnh Điện Biên

- Chương 3 – Đánh giá điều kiện địa chất công trình cầu C4

- Chương 4 – Dự báo các vấn đề địa chất công trình

- Chương 5 – Thiết kế khảo sát các vấn đề địa chất công trình.

- Chương 6 – Tổ chức thi công và dự trù kinh phí

- Kết luận

Ngoài ra, các bản phụ lục kèm theo gồm có:

- Phụ lục 1: Sơ đồ địa chất tỉnh Điện Biên

- Phụ lục 2: Mặt cắt ĐCCT khu vực xây dựng cầu C4

- Phụ lục 3: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất.

- Phụ lục 4: Sơ đồ bố trí các công trình thăm dò khu vực cầu C4

Do thời gian có hạn cũng như chuyên môn còn hạn chế nên đồ án của tôi cònnhiều thiếu sót rất mong được sự phê bình đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạnđồng nghiệp để đồ án hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình củathầy giáo TS Bùi Trường Sơn Xin chân thành cám ơn các tập thể, các cá nhân đãquan tâm tạo mọi điều kiên để tôi hoàn thành đồ án này!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2017

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, DÂN CƯ, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI TỈNH ĐIỆN BIÊN

1.1 Vị trí địa lý

Điện Biên là một tỉnh biên giới miền núi thuộc vùng Tây Bắc của Tổ quốc,

có tọa độ địa lý 20o54’ – 22o33’ vĩ độ Bắc và 102o10’ – 103o36’ kinh độ Đông Nằmcách Thủ đô Hà Nội 504 km về phía Tây,

+ Phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Sơn La,

+ Phía Bắc giáp tỉnh Lai Châu,

+ Phía Tây Bắc giáp tỉnh Vân Nam (Trung Quốc),

+ Phía Tây và Tây Nam giáp CHDCND Lào

Cầu C4 là công trình cầu vượt qua sông Nậm Rốm, cầu nằm trên đườngngang nối từ Quốc lộ 279 (Km83+500) với Quốc lộ 12 kéo dài Cầu thuộc địa phận

xã Thanh Hưng huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên

1.2 Đặc điểm khí hậu

Điện Biên có khí hậu nhiệt đới gió mùa, vùng núi mùa đông lạnh Suốt mùađông duy trì một tình trạng khô hanh điển hình của khí hậu gió mùa, còn mùa hènhiều mưa Nét đặc trưng khí hậu ở tỉnh là sự phân hoá đa dạng theo dạng địa hình

và theo mùa

Điện Biên có nhiều nắng, khoảng 1.820-2.035 giờ/năm; 115-215giờ/tháng.Ba tháng (3 – 5) có nhiều nắng nhất, đạt từ 145- 220 giờ/ tháng Ba thángmùa mưa (6 – 8) có ít nắng nhất, tuy nhiên vẫn có khoảng 115 – 142 giờ/ tháng

Nhiệt độ trung bình năm thay đổi theo độ cao địa hình Vùng thấp dưới 300mnhiệt độ trung bình năm cao, đạt 230C; ở độ cao khoảng 750 – 800m đạt 200C; giảmxuống 160C ở độ cao khoảng 1.550 -1.660m

Nhiệt độ trung bình dao động mạnh trong năm, với biên độ đạt khoảng 10,30C Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất trong năm (tháng 1 hoặc 12) đạt 17,10C;giảm theo độ cao điạ hình xuống khoảng 12,40C ở Pha Đin có độ cao 1347m Nhiệt

8,3-độ trung bình tháng 6 (tháng nóng nhất) đạt 26,60 C ở vùng thấp dưới 300m và giảmxuống còn 20,70C ở Pha Đin

Do nằm sâu trong đất liền nên nhiệt độ dao động mạnh trong ngày Sự chênhlệch nhiệt độ giữa ngày và đêm đạt 9,50C- 10,50C ở vùng thấp dưới 1.000m và daođộng trong khoảng 7- 9,50C ở vùng núi cao trên 1.000m Mùa đông, sự chênh lệchnhiệt độ giữa ngày và đêm khá lớn, đạt tới 10-140C ở vùng thấp dưới 100m và đạt8-100C ở vùng có độ cao trên 1.000m Mùa mưa (tháng 6 – 9), trên địa phận toàntỉnh, biên độ nhiệt ngày trung bình thường dao động trong khoảng 6- 80C

Ở Điện Biên, lượng mưa dao động trong phạm vi khá rộng từ 1.400 2.500mm/năm Khu vực Mường Mươn (thung lũng sông Nậm Mức) nằm trongthung lũng khuất gió có lượng mưa thấp nhất tỉnh, chỉ đạt khoảng 1.400mm/năm,thuộc chế độ mưa ít Khu vực vùng núi cao phía Tây Bắc tỉnh, thuộc Mường Nhé cólượng mưa lớn nhất, đạt 2.000 -2.500 mm/năm Các khu vực còn lại có lượng mưadao động trong khoảng 1.500 -2.000mm/năm Như vậy trên đại bộ phận lãnh thổtỉnh Điện Biên có chế độ mưa vừa

-Điện Biên có chế độ mưa mùa hè Mùa mưa dài 6 tháng từ tháng 4 đến tháng9; một số nơi như Mường Chà, Mường Nhé có mùa mưa ngắn hơn, dài 5 tháng (5 –9), lượng mưa của mùa mưa chiếm khoảng 75- 92% lượng mưa năm Ba tháng (6 –8) có lượng mưa lớn nhất, đạt khoảng 270 – 520 mm/ tháng Trong mùa mưa, lượngmưa ngày lớn nhất đạt hơn 100mm/ngày, thậm chí đạt trên 400mm/ngày Vào thời

kỳ này mưa kéo dài nhiều ngày rất dễ gây ngập úng ở nơi có địa hình thấp trũng,trên các sườn núi có thể xảy ra sạt lở đất, lũ quét, lũ bùn đá ở những nơi mất thảmthực vật và có địa hình bị phá vỡ

Mùa khô dài 3 - 5 tháng (11-3) với lượng mưa tháng chỉ đạt dưới 50 mm/tháng, trong đó có 1 - 3 tháng hạn (lượng mưa < 25 mm/ tháng), tuy nhiên không cótháng kiệt (lượng mưa < 5 mm/ tháng) Đây là thời kỳ thiếu nước đối với cây trồng,nhất là 3 tháng hạn

Độ ẩm trung bình năm đạt 81- 84% Độ ẩm biến đổi theo mùa Thời kỳ tháng

6 – 9 có độ ẩm tương đối trung bình cao nhất, đạt 84 – 87 %.Các tháng 2 – 4 có độ

ẩm trung bình thấp nhất, khoảng 71- 80%

- Các hiện tượng thời tiết đặc biệt:

Gió khô nóng, sương mù – sương muối, dông lốc và mưa đá là những hiệntượng thời tiết đặc biệt có tần suất tương đối lớn, gây ảnh hưởng đáng kể đến sảnxuất, đời sống và sức khoẻ của con người

Do ảnh hưởng của hiệu ứng “Phơn” đối với gió mùa Tây Nam sau khi vượtqua các dãy núi cao Thượng Lào, ở vùng thấp của tỉnh Điện Biên phổ biến kiểu thờitiết khô nóng Ở vùng thấp dưới 500m, mỗi năm có khoảng 5 – 30 ngày/ năm, cànglên cao số ngày khô nóng càng ít, đến độ cao 500-700m chỉ có khoảng 2-5 ngày khônóng/ năm Thời tiết khô nóng thường xuất hiện vào thời kỳ tháng 2 đến tháng 9,nhiều nhất vào tháng 4 - 5

Sương mù là hiện tượng thời tiết hay gặp ở Điện Biên, song phân bố khôngđều, phụ thuộc vào đặc điểm địa hình địa phương Trong thung lũng lòng chảo ĐiệnBiên, Tuần Giáo, đèo Pha Đin có rất nhiều sương mù, tới 83 - 93 ngày/ năm Song ởnhững vùng núi cao thoáng như Tủa Chùa chỉ có 2 ngày/ năm Sương mù ở ĐiệnBiên thường là sương mù bức xạ, sẽ tan nhanh khi mặt trời lên cao Sương mù dày

và kéo dài sẽ gây cản trở cho các hoạt động giao thông vận tải Ngược lại với sương

mù, sương muối hầu như năm nào cũng xuất hiện ở những vùng núi cao trên1.000m (trên dưới 1 ngày/ năm), chỉ những vùng thấp dưới 300m mới không cósương muối

Nằm trong vùng núi cao Tây Bắc, Điện Biên có tương đối nhiều dông.Trungbình mỗi năm có 44 – 82 cơn dông.Dông xuất hiện nhiều nhất vào tháng 4 – 8 vớikhoảng 6 -15 ngày/ tháng Dông ở đây tuy không lớn nhưng có thể kèm gió mạnh,gió lốc và mưa đá vào thời kỳ chuyển tiếp từ đông sang hè Trên khắp địa bàn tỉnhđều thấy mưa đá xuất hiện, với khoảng 0,6-1,7 trận/ năm Mưa đá chủ yếu xuất hiện

Trên địa bàn tỉnh Điện Biên hiện có 21 dân tộc sinh sống, trong đó dân tộcThái chiếm tỷ lệ cao nhất, khoảng 42,2%, tiếp đến là dân tộc H’Mông chiếm 27,2%,dân tộc Kinh chiếm 19%, dân tộc Khơ Mú 3,9%, còn lại là các dân tộc khác nhưDao, Hà Nhì, Hoa, Kháng La Hủ Các dân tộc ở Điện Biên có những nét văn hoáđặc trưng của đồng bào khu vực Tây Bắc, có nền văn hóa rất đa dạng với nhiềungôn ngữ, phong tục tập quán khác nhau

1.3.2 Kinh tế xã hội

Trên tuyến biên giới Việt - Lào ngoài 2 cửa khẩu đã được mở là Huổi Puốc

và Tây Trang, còn 3 cặp cửa khẩu phụ khác sắp tới sẽ được mở Trên tuyến biêngiới Việt - Trung sẽ mở cặp cửa khẩu A Pa Chải - Long Phú thành cửa khẩu Quốcgia sẽ là lợi thế rất lớn để Điện Biên phát triển kinh tế cửa khẩu, mở rộng giao lưuhợp tác với các tỉnh Bắc Lào và tỉnh Vân Nam - Trung Quốc Đặc biệt cửa khẩuTây Trang từ lâu đã là cửa khẩu quan trọng của vùng Tây Bắc và cả nước đã đượcChính phủ hai nước thỏa thuận nâng cấp thành cửa khẩu quốc tế và Khu kinh tế cửakhẩu đang được xây dựng Đây là điều kiện và cơ hội rất lớn để Điện Biên đẩymạnh thương mại quốc tế, tiến tới xây dựng khu vực này thành địa bàn trungchuyển chính trên tuyến đường xuyên Á phía Bắc, nối liền vùng Tây Bắc Việt Namvới khu vực Bắc Lào - Tây Nam Trung Quốc và Đông Bắc Mianma

1.3.3 Giao thông

Mạng lưới giao thông đường bộ:

Từ thành phố Điện Biên Phủ tới Hà Nội 474 km theo quốc lộ 279 và rẽ sangquốc lộ 6

Quốc lộ 12: Từ thành phố Điện Biên Phủ đến cửa khẩu Ma Lu Thàng (LaiChâu) 195 km.

Quốc lộ 279: Nối Tuần Giáo qua thành phố Điện Biên Phủ đến cửa khẩuTây Trang dài 117 km

Đường không: sân bay Điện Biên Phủ tại thành phố Điện Biên Phủ phục

vụ tuyến Hà Nội - Điện Biên Phủ - Viêng Chăn - Luông Pha Băng

1.4 Đặc điểm thủy văn

Điện Biên nằm ở khu vực đầu nguồn 3 con sông lớn của cả nước là: Sông

Đà, sông Mã và sông Mê Kông

Trong đó:

- Sông Đà ở phía Bắc tỉnh (giáp với tỉnh Lai Châu) bắt nguồn từ Vân Nam(Trung Quốc) qua Mường Tè (tỉnh Lai Châu) - thị xã Mường Lay - Tuần Giáo rồichảy về tỉnh Sơn La Sông Đà (trên địa bàn Điện Biên có các phụ lưu chính là Nậm

Ma, Nậm Bum, Nậm Pụ, Nậm Mức ) với tổng diện tích lưu vực khoảng 5.300km2,chiếm 55% diện tích tự nhiên của tỉnh; chảy qua các huyện: Mường Nhé, MườngChà, Tủa Chùa, Tuần Giáo và thị xã Mường Lay

- Hệ thống sông Mã có các phụ lưu chính là sông Nậm Khoai (huyện TuầnGiáo) và sông Nậm Mạ (huyện Điện Biên) với diện tích lưu vực 2.550km2 Đây là

hệ thống sông lớn thứ hai của tỉnh

- Hệ thống sông Mê Kông có diện tích lưu vực là 1.650km2 với các nhánhchính là sông Nậm Rốm, Nậm Núa Sông Nậm Rốm bắt nguồn từ Bắc huyện ĐiệnBiên qua thành phố Điện Biên Phủ - Pa Thơm (huyện Điện Biên) rồi chảy sang Lào.Sông Nậm Núa bắt nguồn từ Mường Nhà chảy theo hướng Nam - Bắc sau đóchuyển sang hướng Đông - Tây và gặp sông Nậm Rốm ở lòng chảo Điện Biên rồichảy sang Lào

Nguồn tài nguyên nước mặt rất phong phú với hơn 10 hồ và hơn 1.000 sông,suối lớn nhỏ phân bố tương đối đồng đều Sông suối ở Điện Biên nhiều, nguồnnước tương đối dồi dào Đây là nguồn nước chủ yếu mà hiện nay Điện Biên đangkhai thác và sử dụng Tuy nhiên, địa hình cao, dốc; nhiều thác, ghềnh; có lượngdòng chảy lớn; lượng dòng chảy giảm dần từ phía Bắc đến phía Nam của tỉnh Cáchuyện Mường Chà và phía bắc Tuần Giáo có một dòng chảy từ 30 - 40 l/s/km2;huyện Điện Biên và phía nam Tuần Giáo chỉ còn 20 l/s/km2 Vì vậy, khả năng giữnước vào mùa khô rất khó khăn

Nguồn nước ngầm của tỉnh Điện Biên được tập trung chủ yếu ở các thunglũng lớn như huyện Điện Biên, Tuần Giáo, Tủa Chùa Các thung lũng này có trữlượng nước ngầm khá lớn và hình thành túi đựng nước ở độ sâu từ 20 đến 200m

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TỈNH ĐIỆN BIÊN 2.1 Đặc điểm địa chất

Theo tài liệu đo vẽ địa chất lòng hồ, khu vực tuyến đập, các kết quả khảosát ĐCCT trong khu vực, tham khảo tờ bản đồ địa chất Phong Sa Lỳ - Điện Biênphủ (F-48-XIX và F-48-XX) tỷ lệ 1:200.000 do Cục Điạ chất và Khoáng sảnViệt nam xuất bản năm 2005 cho thấy đặc điểm địa chất khu vực công trình cầuC4 được bao gồm các thành tạo chính như sau:

2.1.1 Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs )

Hệ tầng phân bố ở các vùng Tủa Chùa, Nậm Mu và Thuận Châu Mặt cắt của

hệ tầng có thành phần thạch học tương đối đồng nhất là đá vôi, gồm 2 phần:

Phần dưới: đá vôi hạt mịn màu xám, xám sáng xen ít lớp đá vôi có chứa sét,

có chỗ đá vôi xám đen hạt nhỏ, dày 400 – 500m

Phần trên: đá vôi hạt mịn đến hạt nhỏ, có chỗ có cấu tạo trứng cá, đá có màuxám hơi sẫm, dày 400 – 500m

Bề dày hệ tầng là 800 – 1000m

So sánh về thành phần thạch học, các đá vôi mô tả trên được xếp vào phầndưới hệ tầng Bắc Sơn, tương ứng với phần thấp tuổi Carbon-Permi, có thể chỉ làCarbon sớm-giữa

2.1.2 Hệ tầng Suối Bàng (T 3n-r sb)

Hệ tầng Suối Bàng phân bố ở vùng Huổi Sáy, đới cấu trúc Mường Tè, ở cácvùng Quỳnh Nhai, Huổi Lá, dọc theo đứt gãy ở vùng bản Mong, Than Uyên và tâybắc Mường Trai 15km; bao gồm 2 phân hệ tầng:

- Phân hệ tầng dưới (T3n-r sb1):

Ở Nậm Piệt (Huổi Sáy), lớp cơ sở của phân hệ tầng nằm phủ không chỉnhhợp lên granitoid phức hệ Điện Biên Phủ, tuổi Permi muộn –Trias sớm, gồm cuộikết, sạn kết, dày 10-20m, chuyển lên là các lớp sét kết màu xám đen, bột kết, cát kếthạt nhỏ, cùng với các lớp đá phiến sét màu xám vàng, hạt mịn, phân lớp mỏng.Phần trên cùng của phân hệ tầng gồm cát kết thạch anh – felspat, hạt thô đến vừa,phân lớp dày xen vài lớp sét kết chứa vật chất than.Bề dày 350-400m

Ở Huổi Lá (gần Quỳnh Nhai), phân hệ tầng dưới phủ không chỉnh hợp trên

đá vôi của hệ tầng Mường Trai Ở Bản Mong, hệ tầng nằm không chỉnh hợp trên hệtầng Nậm Mu

- Phân hệ tầng trên (T3n-r sb2): lộ ở Huổi Sáy, Than Uyên, Quỳnh Nhai

Ở Huổi Lá (gần Quỳnh Nhai), phân hệ tầng gồm 2 tập:

+ Tập 1: cát kết xen bột kết, sét kết màu xám phân lớp trung bình, dày 200m

+ Tập 2: sét kết phân lớp mỏng xen cát kết, bột kết và thấu kính than dày0,2m Dày 200-300m.

Bề dày phân hệ tầng là 300-500m Tổng bề dày của hệ tầng là 650-900m

Ở Huổi Sáy (đới Mường Tè), phân hệ tầng có quan hệ chỉnh hợp với các lớpcát kết màu nâu đỏ thuộc hệ tầng Nậm Pô (J1-2np).

bở rời Pleistocen thượng của thung lũng Điện Biên Phủ

b Pleistocen thượng

Trầm tích sông –lũ (apQ13b) phân bố chủ yếu ở thung lũng Điện Biên Phủ.Thành phần trầm tích gồm cuội tảng sạn sỏi lẫn bột sét màu xám nhạt Cuội có độlựa chọn và mài tròn tốt Thành phần chủ yếu là thạch anh

c Holocen hạ - trung

Trầm tích sông, sông lũ (a, apQ21-2) phân bố dọc theo thung lũng Điện BiênPhủ, ở các vùng bản Coi, bản Lần và bản Nưa, gồm cuội, sạn, cát và tảng ở phầndưới, bột sét lẫn ít cát ở phần trên Cuội tảng có độ lựa chọn và mài mòn từ kém đếntrung bình, thành phần đa khoáng, dày 5-15m

d Holocen thượng

Trầm tích sông (aQ2) phân bố dọc theo sông lớn trong vùng và thung lũngĐiện Biên Thành phần trầm tích gồm cuội sỏi cát lẫn bột sét, thành phần cuội sỏirất hỗn tạp Bề dày 1-3m

2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

Địa chất thuỷ văn vùng công trình thuộc lưu vực với nguồn nước khá nghèonàn, chủ yếu được đặc trưng bởi các tầng chứa nước sau:

Tầng chứa nước thứ nhất: tầng nước chứa trong đất đá bồi lũ tích suối, chủ

yếu tồn tại trong lớp cát cuội sỏi lòng sông (aQ) và hỗn hợp cuội sạn cát sét tuổiHoloxen hạ - trung apQ21-2 có chiều dày Đây là tầng chứa nước tương đối phong phú

do liên quan trực tiếp với nước suối, do vậy có nhiều ảnh hưởng tới quá trình thi công

hố móng công trình Ngoài ra nước ngầm tầng thứ nhất còn tồn tại trong các lớp đất

có nguồn gốc pha, tàn tích edQ; nước của tầng này có lưu lượng nhỏ hình thành donước mặt thấm xuống, mực nước dao dộng theo mùa và có tính tạm thời

Tầng nước thứ 2: Tầng nước trong đá gốc cát bột kết nên tương đối nghèonàn, ít ảnh hưởng đến công trình

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC CẦU

C4

3.1 Khối lượng công tác khảo sát đã thực hiện

Dự án cầu C4 thuộc quốc lộ 12 huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên đã đượcthực hiện ở giai đoạn nghiên cứu khả thi, công tác khảo sát địa chất công trình gồmnhững nội dung sau:

- Số lỗ khoan khảo sát địa chất công trình dọc tuyến trong bước này là 03 lỗkhoan LK 1, LK 2, LK 3 tổng khối lượng là 150m

- Công tác thì nghiệm hiện trường: đã tiến hành thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT) 65điểm

- Công tác thí nghiệm trong phòng: đã tiến hành lấy và thí nghiệm 72 mẫu thínghiệm khảo sát ĐCCT và đã đưa ra được bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

- Đo vẽ địa hình khu vực dự kiến xây dựng và bản đồ ĐCCT khu vực xâydựng tỷ lệ 1:1000

Qua đó giải quyết được một số nhiệm vụ sau:

- Xác định sơ bộ ranh giới địa chất giữa các lớp đất, phạm vi phân bố của cáclớp đất, từ đó đưa ra được mặt cắt địa chất công trình khu vực xây dựng, lập báo cáokết quả khảo sát sơ bộ để bước đầu chọn kiểu, kết cấu móng cho công trình, xácđịnh lớp đặt móng và chiều sâu đặt móng

- Xác định tính chất cơ lý của đất đá

3.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu xây dựng

Bề mặt của khu vực bị phân cắt bởi hệ thống sông suối Cao độ địa hình thayđổi từ +469 – +477m, thành tạo nên dạng địa hình này chủ yếu là trầm tích sông, cóthành phần chủ yếu là sét, sét pha, cát và cát lẫn sỏi Với đạc điểm địa hình như trênkhi khảo sát và thi công xây dựng công trình thì việc khảo sát và thi công công trìnhkhá thuận lợi

3.3 Địa tầng và tính chất cơ lý các lớp đất

Căn cứ vào kết quả khoan khảo sát địa chất, thí nghiệm hiện trường và kếtquả thí nghiệm mẫu đất trong phòng tại các lỗ khoan; địa tầng khu vực khảo sát cầuC4 được phân chia thành các lớp đất đá mô tả theo thứ tự từ trên xuống dưới nhưsau:

- Lớp 1: Đất đắp, trầm tích lòng sông

- Lớp 2A: Sét pha màu xám vàng, nâu đỏ trạng thái dẻo cứng

- Lớp 2B: Sét màu xám vàng, trạng thái nửa cứng

- Lớp 3: Cát hạt vừa màu xám trắng, xám xanh kết cấu chặt vừa.

- Lớp 4: Sét màu xám trắng, xám vàng, trạng thái nửa cứng

- Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn màu xám trắng xám đen, kết cấu chặt vừa

- Lớp 6: Sét màu vàng, loang trắng, nâu đỏ trạng thái nửa cứng

- Lớp 7: Cuội sỏi màu xám trắng, xám đen kết cấu chặt

* Sức chịu tải quy ước Ro được tính theo công thức:

Ro = m.[(Ab+ Bh)+ Dc] kG/cm2 (3.1)

A, B, D - các hệ số không thứ nguyên, tra bảng phụ thuộc vào góc ma sáttrong của đất

b, h - chiều rộng và chiều sâu chôn móng, lấy b = h = 1m, m = 1

-khối lượng thể tích của đất, g/cm3

Bảng 3.2 Bảng tra mk theo từng loại đất

*Đối với đất rời

E0 được tính như sau:

E0 = a + C (N+6) (3.3)(dựa vào giá trị xuyên tiêu chuẩn N, theo TCVN 9351:2012)

Trong đó :

N - số SPT;

a - hệ số phụ thuộc vào N: a = 40 khi N > 15 và a = 0 khi N < 15;

C - hệ số phụ thuộc vào loại đất được xác định theo bảng 3.3;

Bảng 3.3 Bảng tra giá trị C

Loại đất

Đất loạisét

Cát hạtmịn

Cát hạtvừa

Cát hạtlớn

Cát lẫn sạnsỏi

Sạn sỏilẫn cát

R0 được tính dựa vào TCVN 9362:2012 bằng cách tra bảng 3.4

Bảng 3.4 Bảng tra giá trị R0 (Theo TCVN 9362:2012)

Lớp 2A:Sét pha màu xám vàng, nâu đỏ trạng thái dẻo cứng

Lớp đất nằm dưới lớp đất đắp 1, gặp tại hố khoan LK1, LK3, cao độ mặt lớpthay đổi từ 475,94m(LK 1) đến 477,06m(LK 3), bề dày trung bình lớp là 3,2 m.Thành phần chủ yếu là sét pha màu xám vàng ,nâu đỏ trạng thái dẻo cứng Trong

lớp này đã tiến hành thí nghiệm 4 mẫu nguyên trạng Kết quả thí nghiệm SPT chogiá trị N30 thay đổi từ 12 đến 14 búa.

Lớp 2B: Sét màu xám vàng, trạng thái nửa cứng

Lớp đất nằm dưới lớp đất 1 và lớp đất 2A, chỉ xuất hiện trên một phần diệntích khảo sát (LK1) Cao độ mặt lớp là 475,94 m, cao độ đáy lớp là 425,94 m Bề

dày trung bình là 4 m Thành phần chủ yếu là sét màu xám vàng, trạng thái nửacứng Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị N30 từ 5 đến 10 búa.

Lớp 3: Cát hạt vừa màu xám trắng, xám xanh kết cấu chặt vừa

Lớp đất nằm dưới lớp đất 2A và 2B, gặp tại 2 hố khoan LK1 và LK2 Cao độmặt lớp thay đổi từ 470,10 m (LK1) đến 467,3m(LK2) Bề dày của lớp thay đổi từ3,9 m (LK2) đến 6,03 m (LK1) Thành phần lớp là cát sỏi màu xám trắng, xám xanhkết cấu chặt vừa Kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn hiện trường cho giá trị N30 từ

Sức chịu tải quy ước được xác định theo bảng 3.4 R0 = 4 (kG/cm2 )

Modun tổng biến dạng E0 được tính theo công thức (3.3) với N = 14 → a = 0

C được xác định theo bảng 3.3, c = 4,5, ta có:

E0 = 0 + 4,5.(14 + 6) = 90 (kG/cm2)

Lớp 4: Sét màu xám trắng, xám vàng, trạng thái nửa cứng

Lớp đất nằm dưới lớp 2A và 3, phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát gặptại tất cả các hố khoan Cao độ mặt lớp thay đổi từ 464,07m (LK1) đến 473,78 m(LK3) Bề dày trung bình lớp là 7 m Thành phần của lớp là sét màu xám trắng, xámvàng, trạng thái nửa cứng Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị N30 thay đổi từ 16đến 30 búa

< 0.1 35.59

E0 = 0,4.

1+1.090.04 .4,5 = 94,05 kG/cm2

Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn màu xám trắng xám đen, kết cấu chặt vừa

Lớp đất nằm dưới lớp đất 4, gặp tại tất cả các hố khoan Cao độ mặt lớp thay đổi từ 458,04 m (LK1) đến 462,52 m (LK3), lớp phân bố ở độ sâu trung bình 23 m với bề dày khoảng 8 m Thành phần của lớp là cát lẫn sỏi sạn màu xám trắng, xám đen kết cấu chặt vừa Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị N30 từ 20 đến 32 búa

1 - 0.5 36.47

Sức chịu tải quy ước được xác định theo bảng 3.4 R0 = 4 (kG/cm2 )

Modun tổng biến dạng E0 được tính theo công thức (3.3) với N = 26→ a =

40 C được xác định theo bảng 3.3, c = 4,5, ta có:

E0 = 40 + 4,5.(26 + 6) = 184 (kG/cm2)

Lớp 6: Sét màu vàng, loang trắng, nâu đỏ trạng thái nửa cứng

Lớp đất nằm dưới lớp 5, phân bố khá rộng trong khu vực khảo sát, gặp tạitất cả hố khoan Cao độ mặt lớp thay đổi từ 450,61 m (LK1) đến 454,79 m (LK 3)

Bề dày trung bình lớp 10 m Thành phần của lớp là sét màu vàng, loang trắng, nâu

đỏ trạng thái nửa cứng Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị N30 từ 14 đến 26 búa

15 Hệ số nén lún a1- 2 cm2 /kG 0.03

Sức chịu tải quy ước R0 được tính theo công thức (3.1), với  = 18020’ trabảng ta được A = 0,43; B = 2,72; D = 5,31 Chọn m = 1, thay số vào (3.1) ta có:

R0 = 1.(0,43.1 + 2,72.1).1,81.0,1 + 5,31.0,24 = 1,84 kG/cm2Modun tổng biến dạng E0 được tính theo công thức (3.2), mk = 5,5 và β = 0,4thay số vào (3.2), ta có:

E0 = 0,4.

1+0,95

0.03 .5,5 = 143 kG/cm2

Lớp 7: Cuội sỏi màu xám trắng, xám đen kết cấu chặt

Lớp đất nằm dưới lớp 6, phân bố rộng trên khu vực khảo sát Cao độ mặt lớpthay đổi từ 443,46 m (LK1) đến 428 m (LK2), cao độ đáy lớp thay đổi từ 4225,94

m (LK1) đến 419 m (LK2), bề dày dao động từ 9m – 17,52m Thành phần của lớp

là cuội sỏi xám trắng, xám đen kết cấu chặt Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị N30

Sức chịu tải quy ước được xác định theo bảng 3.4 R0 = 6(kG/cm2 )

Modun tổng biến dạng E0 được tính theo công thức (3.3) với N = 26→ a =

40 C được xác định theo bảng 3.3, c = 12, ta có:

E0 = 40 + 12.(26 + 6) = 424 (kG/cm2)

3.4 Đặc điểm địa chất thủy văn

- Nước dưới đất ở đây chủ yếu tồn tại trong các tầng chứa nước sau:

Nước dưới đất ở đây chủ yếu tồn tại trong các tầng trầm tích sông: cát, cuội,sỏi phân bố chủ yếu ở các thung lũng giữa núi, dọc theo bờ sông suối Tầng chứanước này có thể gây hiện tượng nước chảy hố móng khi thi công móng cầu

Nước dưới đất của tầng này chủ yếu tồn tại trong các khe nứt của các đáphiến sét, sét bột kết, đá Granodiorit nhất là trong các đới đứt gãy, nứt nẻ mạnh của

đá Phụ thuộc mức độ nứt nẻ, điều kiện thế nằm mà khả năng chứa nước rất khácnhau Nước ở đây thường là nước có áp, nguồn cung cấp là nước sông và nước mặt.Nói chung tầng chứa nước này ít ảnh hưởng đến các công trình giao thông

Tại khu vực xây dựng cầu đã lấy 2 mẫu nước phân tích thành phần hóa học.Nước thuộc loại Bicacbonat-Canxi (Nước sông) Nước xâm thực yếu đối với bêtông và bê tông cốt thép (Chỉ tiêu CO2, TCVN 3994:1985)

3.5 Vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên

Nguồn vật liệu xây dựng tại khu vực tỉnh Điện Biên tương đối dồi dào đặcbiệt là vật liệu đất đắp, cát đắp, cát xây dựng, đá xây dựng….cụ thể là:

+ Vật liệu đất đắp có 1 điểm: mỏ đất Noong Bua, Phường Noong Bua, huyệnĐiện Biên, tỉnh Điện Biên

+ Vật liệu cát đắp, cát xây dựng có 2 điểm: bãi tập kết cát đội 18 xã NọongHẹt , huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên và bãi tập kết cát đội 6, xã Pom Lót, huyệnĐiện Biên, tỉnh Điện Biên

+ Vật liệu đá xây dựng có 3 điểm: mỏ đá Hưng Long Bản Nà Thìn, xã PomLót, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên, mỏ đá Hoàng Anh huyện Tây Trang, tỉnhĐiện Biên và bãi đổ thải xã Thanh Chắn, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên

Vấn đề cung cấp vật liệu khá là dồi dào cần được xem xét và quan tâm

kỹ lưỡng bởi nó góp phần đánh giá, giá thành thi công xây dựng công trình.

3.6 Kết luận

- Địa hình địa mạo:

Nhìn chung, khu vực khảo sát có điều kiện địa hình, địa mạo, giao thông khôngđông đúc thuận lợi cho công tác khảo sát thiết kế, thi công xây dựng công trình

- Địa tầng:

+ Lớp 1: Là lớp đất đắp đường, lớp trầm tích lòng sông thành phần hỗn tạp,không có ý nghĩa về mặt chịu tải

+ Lớp 2B là lớp đất có khả năng chịu tải trung bình đối với công trình nền đường;+ Lớp 3 là các lớp đất có khả năng chịu tải khá đối với công trình nền đường,

có khả năng chịu tải trung bình đối với công trình cầu;

+ Lớp 2A, 4,5,6 là lớp đất có khả năng chịu tải tốt đối với công trình nềnđường, có khả năng chịu tải khá đối với công trình cầu;

+ Lớp 7 là lớp đất có khả năng chịu tải tốt, có thể xem là tầng chịu lực chínhcho công trình cầu

- Về điều kiện địa chất động lực công trình thì khu vực khảo sát hiện tại chưathấy có hiện tượng địa chất động lực gây ảnh hưởng tới sự ổn định của công trình

CHƯƠNG 4

DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Vấn đề ĐCCT là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định khi xây dựng và sửdụng công trình, phát sinh do điều kiện ĐCCT không đáp ứng được điều kiện xâydựng (làm việc của công trình) Vấn đề ĐCCT mang tính chủ quan phát sinh liênquan đến hoạt động xây dựng công trình cụ thể

Khi khảo sát ĐCCT, việc dự báo các vấn đề DDCCT có ý nghĩa rất quantrọng Nó cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCT đến việcxây dựng các công trình cụ thể, từ đó có thể đề ra các giải pháp thích hợp để khắcphục, bảo đảm công trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài

Khi khảo sát ĐCCT, không những cần phải làm sáng tỏ các điều kiện ĐCCT

mà còn phải dự báo các vấn đề địa chất công trình nhằm đưa ra những biện pháp xử

lý thích hợp, bảo đảm sự làm việc bình thường của công trình trong quá trình thicông và sử dụng sau này

Đối với cầu C4 khi xây dựng và sử dụng có thể phát sinh các vấn đề ĐCCTsau:

Để giữ sông khỏi bị xói lở và phá hoại, phải có các biện pháp chống xỏi lở,

kể cả những biện pháp có tính chất đề phòng cần trồng cỏ hai bên bờ và xây dựngcác công trình nắn dòng, làm giảm xói lở của hai bờ sông.Khi xây dựng cầu sẽ làmcho lòng sông thu hẹp lại, làm cho vận tốc của dòng chảy tăng lên, làm phát sinhxâm thực sâu dưới lòng sông Nếu chiều sâu xâm thực vượt quá chiều sâu đặt móngtrụ và mố cầu thì sẽ gây mất ổn định cho cầu Do vậy cần xác đinh lượng xâm thực

để thiết kế cầu cho an toàn Thường móng trụ và mố cầu phải thiết kế sâu hơn chiềusâu xâm thực của dòng chảy ít nhất là 2m

Lượng xâm thực thêm của dòng chảy do xây dựng cầu bao gồm lượng xâmthực thêm chung và xâm thực cục bộ ở tại trụ và mố cầu

Lượng xâm thực thêm chung là lượng xâm thực xảy ra trên toàn bộ dòngsông, chủ yếu phụ thuộc vào chế độ thủy văn của dòng sông và sự thay đổi tiết diệndòng sông được tính theo công thức:

∆ h1 = H.B1B−B2

Trong đó:

- ∆ h1 - lượng xâm thực thêm chung

- H - chiều sâu mực nước sông (6m)

- B1 -chiều rộng lòng sông trước khi xây dựng, B1 = 73.2m

- B2 là chiều rộng lòng sông sau khi xây dựng

- B2 = B1 – chiều rộng 2 trụ ( 2 4,3 = 8.6m)

Thay số vào (4.1) ta được :∆ h1 = 0,8 (m)

Lượng xâm thực cục bộ xảy ra khi xây dựng cầu, mực nước ở thượng lưudâng lên làm tốc độ dòng chảy ở hạ lưu tăng, cùng với sự thay đổi hướng dòng chảy

sự chênh lệch áp xâm thực cục bộ chỉ xảy ra ở các vị trí trụ cầu ở phía hạ lưu.Lượng xâm thực cục bộ được tính theo công thức sau:

∆ h2 = h2 – H (4.2)

h2 = P*Htb[V1

V0]n (4.2.1)Trong đó:

- ∆ h2 – lượng xâm thực cục bộ sau khi xây dựng (m)

Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, trong nền đất sẽ xuất hiện ứng suất Nếutải trọng tăng dần thì đến một lúc nào đó, trong đất sẽ xuất hiện các mặt trượt doứng suất tiếp gây ra Vượt quá tải trọng đó thì nền đất sẽ bị phá huỷ, công trình mất

ổn định Vì vậy vấn đề đặt ra là phải xác định tải trọng giới hạn của công trình vớitải trọng đó nền đất còn làm việc an toàn Khi thiết kế công trình, tuỳ thuộc quy môtải trọng, tầm quan trọng của công trình, người thiết kế có thể xác định hai trị số tảitrọng giới hạn.Nếu tải trọng thiết kế của công trình P < PI

gh thì có thể coi nền đấtnhư một vật thể biến dạng tuyến tính có thể sử dụng lí thuyết môi trường biến dạngtuyến tính để tính toán.PI

gh gọi là tải trọng giới hạnbiến dạng Còn nếu P > PIIgh nềnđất bị phá hoại và hoàn toàn mất khả năng chịu tải.PII

gh gọi là tải trọng giới hạn ổnđịnh

4.1.3 Vấn đề biến dạng lún của trụ và mố cầu

Sau khi xây dựng, dưới tác dụng của công trình cộng với tải trọng của đài cọc làm cho công trình bị lún Vì ta coi đài cọc, cọc và phần đất xung quanh cọc như một móng khối quy ước nên việc tính toán ở đây ta tính cho móng khối quy ước

Để tính lún cho móng khối quy ước, ta áp dụng phương pháp phân tầng lấy tổng Theo đó, chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều phân tố có chiều dày hi≤ (0,2 – 0,4)bqư Sau đó tính lún cho từng lớp phân tố này rồi cộng chúng lạivới nhau ta được độ lún cuối cùng S như sau: S = ∑S i

Với Si – độ lún của mỗi lớp phân tố trong điều kiện không nở hông, được tính theocông thức: Si = E β i

0 i hi σ i (4.14)Trong đó:

- β i – hệ số chuyển đổi từ điều kiện nến đất không nở hông sang nén có nở hông của lớp đất phân tố thứ i, β i = 0,62

- E 0 i – mô đun tổng biến dạng của lớp đất thư i, E 0 i = 7120 T/m2

- hi – chiều dày lớp phân tố thứ i

- σ i - ứng suất phụ thêm giữa lớp thứ i, tính bằng trung bình cộng giữa ứng suất phụ thêm ở đỉnh và đáy lớp phân tố thứ i

+ k0 – hệ số tra bảng II.3 giáo trình Cơ học đất phụ thuộc vào z/b và l/b với l,b lần lượt là chiều rộng của móng khối quy ước, z là độ sâu điểm tính toán tính từ móngkhối quy ước.

Dựa vào mặt cắt ĐCCT và sơ đồ bố trí công trình thăm dò ta chọn địa tầng

hố khoan LK2 làm cơ sở tính toán cho trụ cầu chính

4.2.1.1 Tính toán cho trụ cầu chính

Trụ cầu chính cầu C4 được thiết kế với tải trọng thẳng đứng tại trụ Ptc =1500(T), tải trọng ngang Pn= 120(T), mômen uốn M = 1200 (Tm)

Địa tầng hố khoan LK 2 theo thứ tự từ trên xuống:

- Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn màu xám trắng xám đen, trạng thái chặt vừa, chiềudày trung bình 8m; N30 =26(búa) ; γs =2,64g/cm3 ; E0 =184kG/cm2 ; R0 = 4kG/cm2

- Lớp 6: Sét màu vàng, loang trắng, nâu đỏ trạng thái nửa cứng, chiều dàytrung bình là 10m; N30 = 20(búa); γs = 2,69g/cm3; φ = 18020’ ; E0 = 143kG/cm2; R0 =1,84kG/cm2

- Lớp 7: Cuội sỏi màu xám trắng, xám đen trạng thái chặt, chiều dày trungbình 9 – 17,52m; N30 = 36(búa) ; γs = 2,65g/cm3; E0 = 424kG/cm2; R0 = 6kG/cm2

4.2.1.2 Chọn loại cọc, chiều sâu đặt cọc và đài cọc.

Căn cứ và cấu trúc địa chất nền khu vực nghiên cứu, để đảm bảo các yêucầu về kinh tế và kỹ thuật ta chọn phương án cọc khoan nhồi có:

- Đường kính d = 1,2m

- Bê tông mác 300#

- Thép dọc chịu lực ∅ 20 A - IICT5, đường kính lồng thép d’ = 1,0 m

- Đài cọc đặt ở độ sâu 6m, bề dày đài 4m

- Cọc được chống vào lớp sỏi sạn lẫn cát sỏi, kết cấu rất chặt (lớp 7), cọc cắm vào lớp 7 là 5,0m, Cọc cắm vào đài là 1m, chiều dài cọc là 41m, chiều dài cọctính từ đáy đài 40m Như vậy chiều sâu đặt mũi cọc là 46m

4.2.1.3 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc.

a Xác định sức chiụ tải của cọc theo vật liệu làm cọc (PVL) theosách Nền và Móng công trình – công thức 3.2

Sức chịu tải của cọc nhồi được xác định theo công thức

PVL= φ (m1 m2 Rb Fb+Ra Fa) (4.3)Trong đó: φ - Hệ số uốn dọc của cọc, φ lấy = 1

m1 - Hệ số điều kiện làm việc, m1= 0,85

m2 - Hệ số làm việc kể đến ảnh hưởng của biện pháp thi công, m2= 0,7R

a - Cường độ tính toán của cốt thép, với loại thép A-II lấy Ra= 28000T/m2

Fa - Diện tích tiết diện cốt thép (m2)

Rb - Cường độ tính toán của bê tông, Rb= 1300T/m2

Fb - Diện tích tiết diệncủa bê tông (m2)Diện tích tiết diện ngang của bê tông làm cọc: Fb = Fcọc - Fa

Fcọc = π.r2 = 3,14 0,62 = 1,13 m2

Diện tích tiết diện ngang của toàn bộ cốt thép chủ trong cọc:

+ Một thanh cốt thép chủ∅20 có diện tích tiết diện ngang là:

Vật tiết diện ngang của bê tông: Fb = 1,13 – 0,005 = 1,125 m2

Thay vào công thức (4.3)

PVL= 1 (0,85.0,7.1300.1,125+28000.0,005) = 1010,18(T)

b Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của đất nền

Pđn theo TCVN 10304- 2014Sức chịu tải của cọc tính theo công thức

Pđn = m (mRRF + U ∑

i=1

n

τ i l i) (4.4)Trong đó: m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1,0

mR – hệ số làm việc của đất, mR = 1

R – sức chịu tải tính toán của đất dưới mũi cọc, xác định theo công thức R = 0,65β(γ ' IdA0K + αγh B K0) (4.4.1)

Với: α , β , B K0, A0K – xác định theo bảng (5.7) nền và móng, 0,74; 0,18; 185; 108

F – diện tích tiết diện ngang của mũi cọc, F = 1,13(m2)

U – chu vi tiết diện ngang cọc, U = 3,14 1,2 = 3,77 (m)

l i - chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

τ i – lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua

i=1

n

τ i l i toán được trình bày ở bảng 4.1

Bảng 4.1 Kết quả tính toán lực ma sát trung bình trụ cầu

Tổng 41 314,12

Thay số vào công thức (4-3):

Pđn= 1(1 1580,08 1,13 + 3,77 314,12) = 2969,72 (T)

c Xác định sức chịu tải cảu cọc theo giá trị SPT

Áp dụng công thức cọc khoan nhồi của Nhật Bản (TCVN 10304 – 2014)Thay số vào công thức trên ta có:

P SPT = 13[α N a F +(0,2 N s L s+C L C)πd¿Trong đó:α - hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công, với cọc khoan nhồi

α = 15

N a - giá trị SPT của đất dưới mũi cọc, N a = 36

F – diện tích tiết diện cọc, F =1,13m2

N s - giá trị SPT của lớp đất cát xung quanh cọc, N s 5 = 26

L s - chiều dài đoạn cọc trong đất sỏi sạn, L s 5 = 9,6m

C – lực dính kết của đất, c4 = c6 = 0,24 kG/cm2

L c - chiều dài đoạn cọc trong đất sét, Lc4 = 10,1 m; Lc6 = 15,7m

d – đường kính cọc, d = 1,2mThay số vào công thức trên ta có:

P SPT=1

3 (15 36 1,13+ (0,2 26 9,6 + 0,24.(10,1 + 15,7).3,14 1,2) = 825,84(T)

So sánh ba giá trị ta thấy Pđn> PVL > PSPT, Chọn sức chịu tải của cọc theo SPT để tính toán, Ptt = 825.84 (T)

4.2.1.3 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc

Hình dạng và kích thước đài cọc phụ thuộc vào hình dạng và kích thướcđáy công trình Kích thước đài cọc cuối cùng được xác định tùy thuộc vào sốlượng cọc và cách bố trí cọc trên mặt bằng

Móng cọc ở đây là móng cọc đài thấp, tải trọng thẳng đứng tại trụ Ptc=1500(T), tải trọng ngang pn = 120 (T), mô men uốn M = 1200 (Tm)

Để đảm bảo các cọc làm việc đồng thời thì khoảng cách giữa hai cọc liền

kề không được > 6d Để đảm bảo điều kiện thi công thì khoảng cách giữa các cọckhông được < 3d, d là đường kính cọc

Áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đài:

σtb = P tt(3 d )2 (4.5)

σtb = 825,84

3,62 = 63,72 (T/m2)Diện tích đài cọc xác định sơ bộ:

Fđ = P

tc

P tb−n γ tb h (4.6)Trong đó: P tc – tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống mỗi đài, P tc= 1500 (T)

4.2.1.4. Xác định số lượng cọc trong đài

Số lượng cọc được tính theo công thức

nc = P

tc

+P đ

P VL μ (4.7)Trong đó: μ - Hệ số kể đến sự lệch tâm tải trọng công trình, μ =1,5

Pđ- Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài, Pđ = γtb Fđh

Pđ= 2,2 30,48 6 = 402,33 (T)Thay số vào công thức (4.7)

là Lc = 3d = 3,6m; a’ = 0,45m

Như vậy:

- Chiều rộng của đài: b = 3,6 + 1,2 + 0.9 = 5,7 m

- chiều dài của đài: a = 3,6 + 1,2 + 0.9 = 5,7 m

- Diện tích thực tế của đài: Fđ = 5,7 5,7 = 32,49 m2

- Trọng lượng của đài cọc và phần đất phủ trên đài:

Pđ = γtb Fđ.h = 2,2 6 32,49 = 428,868 T

4.2.1.6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Móng chịu tác dụng thẳng đứng đúng tâm, để cọc làm việc bình thường phảithỏa mãn điều kiện

P0max ≤ Ptt (4.8)

P0max - tải trọng tác dụng lên đỉnh cọc chịu nén lớn nhất, xác định theo công thức (4.9)

P0max = ∑P tc+P đ

n c (4.9)Với:

- ∑P tc – tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài

4.2.1.7 Kiểm tra cường độ nền đất dưới mũi cọc

Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, người ta coi đài cọc, cọc

và các phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước Sơ đồ móng khối quy ước được thể hiện trong hình 4.3

Hình 4.3 Sơ đồ móng khối quy ước (trụ cầu) Phạm vi móng khối quy ước được xác định bằng góc α và được tính theo công thức

7 9, 6 15,

7 35 7

46’ 5 5

Diện tích khối móng quy ước được tính theo công thức

Fqư = bqư aqư

Trong đó:

Chiều rộng của móng khối quy ước: bqư = 4,4 + 2.l.tgα

Chiều dài của móng khối quy ước: aqư = 4,4 + 2.l.tgα

Với l là chiều dài tính từ đáy đài, l = 40m

F qư + γtb + Hqư≤ Rqư (4.11)

γtb – khối lượng thể tích tự nhiên trung bình của các lớp đất tính từ mũi cọc lên mặt đất Ta có công thức:

Rqư – sức chịu tải tính toán của nền đất tại đáy móng khối quy ước

Rqư = m(A.bqư.γ w + B.hqư.γtb) +c.D (4.12)

Trong đó:

- m – hệ số điều kiện làm việc của đất nền và của công trình, m = 1

- A, B, D – hệ số tra bảng 2.2 giáo trình “ Nền và móng công trình”, với φ = 35046’

→ A = 2,4; B = 10,7; D = 11,65

- γ – khối lượng thể tích tự nhiên của đất tại đáy móng, γ = 1,95 (T/m3)

- c – lực dính kết của đất dưới đáy móng, c = 0 T/m2

- γtb – khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất tính từ mũi cọc lên mặt đất

- bqư – chiều rộng móng khối quy ước, bqư = 11,07 m

- Hqư – chiều sâu đáy móng quy ước Hqư = 46m

Thay các giá trị vào (4.12) ta được:

Rqư = 2,4 11,07 1,95 + 10,7 46 1,8 = 937,77 T/m2

Ta có: σ = 825,84+428,868122,54 +1,8.46 = 93,04 T/m2

Nhận thấy σ ≤Rqư thỏa mãn điều kiện Vậy nền đất dưới mũi cọc ổn định về sức chịu tải

4.2.1.8 Kiểm tra cường độ đài cọc

Kiểm tra cường độ đài cọc tức là kiểm tra khả năng chọc thủng đài của cọc

Hình 4.4 Độ cắm sâu của cọc vào đài

Ta có:

- Chiều cao đài: hd = 4m

- Cọc ngàm vào đài: hcs = 1m

Vậy h0 = hd – hcs = 4 – 1 = 3m

Điều kiện để đài cọc làm việc mà không bị thủng là

- [τ] - ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm đài cọc, [τ] = 0,1Rn

+ Rn – cường độ kháng nén của bê tông, phụ thuộc vào mác bê tông làm đài

Rn = 1350 (T/m2) → [τ] = 135 (T/m2)

Nhận thấy τ < [τ] thỏa mãn điều kiện (4.13) nên đài cọc làm việc bình thường,không bị chọc thủng

4.2.1.10 Vấn đề biến dạng lún của trụ cầu

Đối với trụ cầu ta có: Pgl = P -γ tb Hqư

Hình 4.9 Sơ đồ phân bố σpt, σbt (trụ cầu)

Ta thấy ở độ sâu 4m từ đáy móng khối quy ước thì σpt ¿0,2 σbt. Vậy vùng hoạtđộng nén ép có chiều sâu là 50m tính từ mặt đất

Dựa vào mặt cắt ĐCCT và sơ đồ bố trí công trình thăm dò ta chọn địa tầng

hố khoan LK 1 làm cơ sở tính toán cho mố cầu

4.2.2.1 Tính toán cho mố cầu

Địa tầng hố khoan LK 1 theo thứ tự từ trên xuống:

- Lớp 1: Trầm tích lòng sông

- Lớp 2B: Sét màu xám vàng, trạng thái nửa cứng chiều dày trung bình 5,2m;

- Lớp 7: Cuội sỏi màu xám trắng, xám đen trạng thái chặt, chiều dày trungbình 9m; N30 = 36(búa) ; γs = 2,65g/cm3; E0 = 424kG/cm2; R0 = 6kG/cm2

4.2.2.2 Chọn loại cọc, chiều sâu đặt cọc và đài cọc

Căn cứ và cấu trúc địa chất nền khu vực nghiên cứu, để đảm bảo các yêucầu về kinh tế và kỹ thuật ta chọn phương án cọc khoan nhồi có:

- Đường kính d = 1,2m

- Bê tông mác 300#

- Thép dọc chịu lực ∅ 20 A - IICT5 Đường kính lồng thép d’ = 1,0 m

- Đài cọc đặt ở độ sâu 6m, bề dày đài 4m

- Cọc được chống vào lớp sỏi sạn lẫn cát sỏi, kết cấu rất chặt (lớp 7), cọc cắm vào lớp 7 là 5,52m, Cọc cắm vào đài là 1m, chiều dài cọc là 33m, chiều dài cọc tính từ đáy đài 32m Như vậy chiều sâu đặt mũi cọc là 38m

4.2.2.3 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc

a Xác định sức chiụ tải của cọc theo vật liệu làm cọc (PVL) theo sách Nền vàMóng công trình – công thức 3.2

Sức chịu tải của cọc nhồi được xác định theo công thức

PVL= φ (m1 m2 Rb Fb+Ra Fa) Trong đó: φ - Hệ số uốn dọc của cọc, φ lấy = 1

m1- Hệ số điều kiện làm việc, m1= 0,85

m2- Hệ số làm việc kể đến ảnh hưởng của biện pháp thi công, m2= 0,7R

a- Cường độ tính toán của cốt thép, với loại thép A-II lấy Ra= 28000T/m2

Fa- Diện tích tiết diện cốt thép (m2)

Rb- Cường độ tính toán của bê tông, Rb= 1300T/m2Fb- Diện tích tiết diệncủa bê tông (m2)