Nghiên cứu giải pháp nền móng cho công trình xây dựng theo điều kiện địa chất thành phố cẩm phả quảng ninh (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- PHẠM THÙY LINH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ CẨM PHẢ- Q

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

PHẠM THÙY LINH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO

CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO ĐIỀU KIỆN

ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ CẨM PHẢ- QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội – 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

PHẠM THÙY LINH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO

CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO ĐIỀU KIỆN

ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ CẨM PHẢ- QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VƯƠNG VĂN THÀNH

Hà Nội – 2014

Đề tài nghiên cứu của Luận văn liên quan đến nhiều vấn đề phức tạp trong địa kỹ thuật, nên khó tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được những nhận xét, góp ý của các thầy cô giáo để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Thùy Linh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Ký hiệu Tên ký hiệu Đơn vị

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Số hiệu

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp các giá trị đặc trưng tính chất cơ lý -đất

Bảng 2.11 Tính chất xây dựng của đất theo góc ma sát trong 0 60

Bảng 2.13 Các dạng mô hình nền trong khu vực thành phố Cẩm

Phả

64

Số hiệu

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất đá công trình UBND phường

Bảng 3.3 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất đá công trình nhà văn phòng

làm việc- chi nhánh công nghiệp hóa chất mỏ Cẩm Phả.

82

Bảng 3.4 Bảng địa chất công trình trung tâm thương mại Cẩm

Phả

89

Bảng 3.8 Tổng hợp một số giải pháp móng cho từng dạng cấu trúc

nền tại thành phố Cẩm Phả

101

DANH MỤC HÌNH MINH HOẠ

Số hiệu

Hình 1.4 Công trình Trường Cao đẳng công nghiệp Cẩm

Hình 3.2 Mặt bằng tầng điển hìnhtrung tâm thương mại

Hình 3.5 Mô hình công trình nhà 3 tầng 93

MỤC LỤC Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu viết tắt

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng, biểu

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP 4

1.1 Nguyên tắc chung về thiết kế nền móng và kỹ thuật thi công nền móng 4

1.1.1 Các tài liệu cơ sở phục vụ công tác thiết kế nền móng 4

1.1.2 Các bước tính toán, thiết kế nền móng 4

1.1.3 Công tác địa kỹ thuật 5

1.1.4 Yêu cầu kỹ thuật thi công nền móng 8

1.1.5 Yêu cầu đặc biệt của công trình 9

1.2 Giải pháp nền móng 9

1.2.1 Lựa chọn giải pháp nền móng 9

a Móng nông trên nền thiên nhiên 9

b Móng nông trên nền nhân tạo 9

c Móng sâu (móng cọc) 15

1.2.2 Các phương pháp gia cố nền thông dụng 26

a Đệm cát……… 26

b Nền cọc cát……… 27

c Cọc ximăng đất……… 27

d Phương pháp gia tăng quá trình cố kết bằng vật thoát nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước……… 29

1.3 Thực trạng sử dụng giải pháp nền móng tại thành phố Cẩm Phả 30 1.3.1 Đặc điểm các công trình xây dựng tại thành phố Cẩm Phả 30 1.3.2 Các giải pháp móng đã sử dụng tại Cẩm Phả……… 32

a.Móng nông……… 32

b.Móng sâu (móng cọc)……… 34

1.4 Giải pháp xử lý nền……… 34

1.5 Đánh giá về các giải pháp đã được sử dụng……… 36

1.5.1 Việc sử dụng các giải pháp nền móng cho công trình xây dựng……… 36

1.5.2 Việc áp dụng các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng……… 37

1.5.3 Các tồn tại trong xây dựng nền móng công trình………… 37

CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ CẨM PHẢ- QUẢNG NINH……… 39

2.1 Khái quát chung và định hướng phát triển không gian đô thị thành phố Cẩm Phả - Quảng Ninh……… 39

2.1.1 Giới thiệu về thành phố……… 39

2.1.2 Định hướng phát triển không gian đô thị ……… 40

2.2 Khái quát chung về điều kiện địa hình, địa chất công trình khu vực thành phố Cẩm Phả……… 41

2.2.1 Đặc điểm địa hình ……… 41

2.2.2 Cấu trúc địa chất công trình thành phố Cẩm Phả………… 41

2.2.3 Điều kiện địa chất thuỷ văn……… 49

2.2.4 Tính chất cơ lý của các phức hệ thạch học……… 51 2.3 Phân vùng địa chất công trình khu vực thành phố Cẩm Phả… 59 2.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá tính chất đất nền……… 59 2.3.2 Phân chia khu địa chất công trình thành phố Cẩm Phả…… 60 2.3.3 Xây dựng các địa tầng tiêu biểu cho phân vùng địa chất công trình thành phố Cẩm Phả……… 65 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

3.1 Nguyên tắc chung……… 71 3.1.1 Khái niệm về giải pháp nền móng hợp lý……… 71 3.1.2 Nguyên tắc lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý………… 71 3.2 Luận chứng giải pháp nền móng hợp lý cho thành phố Cẩm Phả 73 3.2.1 Đề xuất các giải pháp nền móng khả thi……… 73 3.2.2 So sánh kinh tế - kỹ thuật các giải pháp nền móng khả thi

và xác lập phương án hợp lý……… 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

1

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Trong những năm trở lại đây, tốc độ đô thị hóa ở nước ta phát triển rất nhanh Vì vậy, công tác quy hoạch xây dựng tại các thành phố, các khu, cụm xây dựng là một vấn đề được quan tâm và tiến hành nghiên cứu có hệ thống

Và công tác thiết kế, tính toán lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý là hết sức quan trọng nhằm đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình đồng thời phải đạt hiệu quả kinh tế cao

Thành phố Cẩm Phả từ lâu đã được xác định là địa phương giàu tiềm năng để phát triển công nghiệp khai thác chế biến than, sản xuất vật liệu xây dựng, cơ khí, chế tạo thiết bị điện, máy mỏ, xe tải nặng, đóng tàu … Chính vì vậy quy mô xây dựng sẽ được mở rộng hơn nữa bao gồm nhiều nhà máy, phân xưởng công nghiệp lớn, các ngành sản xuất xi măng, nhiệt điện và vật liệu xây dựng Tuy nhiên, thành phố Cẩm Phả có địa hình chủ yếu là đồi núi Đồi núi chiếm 55,4% diện tích, vùng trung du 16,29%, đồng bằng 15,01% và vùng biển chiếm 13,3% nên trong quá trình đầu tư xây dựng, một số công trình khi lựa chọn giải pháp nền móng chưa thực sự phù hợp với điều kiện đất nền và chưa đạt hiệu quả kinh tế cao

Để đảm bảo chất lượng, hiệu quả của công trình khi đưa vào khai thác,

sử dụng theo đúng công năng thiết kế thì một vấn đề luôn được quan tâm, đặt lên hàng đầu chính là sự ổn định của nền móng công trình Để có các giải pháp nền móng vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật, vừa đảm bảo về hiệu quả kinh

tế thì nhất thiết người thiết kế cần phải có sự hiểu biết thực tế của điều kiện địa chất, sao cho các giải pháp nền móng phải phù hợp với đặc điểm điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng

2

Xuất phát từ những yếu tố trên, đề tài: Nghiên cứu giải pháp nền móng cho công trình xây dựng theo điều kiện địa chất thành phố Cẩm Phả là cần thiết và có ý nghĩa thực tế

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu và đưa ra các giải pháp nền móng cho công trình xây dựng theo điều kiện địa chất thành phố Cẩm Phả là phù hợp với định hướng quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội của thành phố

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nền và móng các công trình xây dựng dân dụng

và công nghiệp

Phạm vi nghiên cứu: Địa chất khu vực thành phố Cẩm Phả - Quảng Ninh

4 Nội dung nghiên cứu

Thu thập, phân tích và đánh giá tổng quan về địa chất khu vực thành phố Cẩm Phả và các giải pháp nền móng đã thực hiện

Tìm giải pháp nền móng cho các công trình xây dựng dân dụng phù hợp với điều kiện địa chất của thành phố Cẩm Phả

5 Phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp các tài liệu địa chất của khu vực

Điều tra, khảo sát thực tiễn

Biện luận các giải pháp tương ứng với các vùng - khu địa chất

Tính toán, kiểm tra các giải pháp nền móng hiện tại của các công trình,

so sánh với các giải pháp đề xuất, kiến nghị

6 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là cơ sở tin cậy

- Cho các nhà đầu tư, các đơn vị tư vấn thiết kế đưa ra các giải pháp nền móng hợp lý đối với các dự án đầu tư xây dựng tại thành phố Cẩm Phả

3

- Cho các cơ quan quản lý đầu tư và chất lượng các công trình xây dựng thẩm tra, thẩm định và phê duyệt các vấn đề liên quan đến nền móng công trình trên địa bàn, đảm bảo đầu tư dự án hiệu quả

- Bổ sung các văn bản pháp quy liên quan đến quản lý chất lượng quy hoạch, lập dự án đầu tư, thiết kế, thi công và khai thác các công trình xây dựng trong thành phố

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

Email: digilib.hau@gmail.com

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

đa lớp (ký hiệu chữ B) với 3 dạng B-1, B-2 và B-3 với các vùng địa chất có điều kiện địa tầng tương đương nhau và có thể sử dụng giải pháp nền móng cho từng loại công trình (theo chiều cao);

- Để lựa chọn giải pháp nền móng phù hợp với điều kiện của thành phố Cẩm Phả cần tuân thủ theo nguyên tắc so sánh và lựa chọn như sau: Để lựa chọn giải pháp nền móng cho một công trình cụ thể, trước tiên đưa ra được một số giải pháp sơ bộ có tính khả thi áp dụng cho công trình, sau đó tính toán độ bền, độ ổn định biến dạng của công trình theo các yêu cầu kỹ thuật của từng giải pháp đó Sau khi những giải pháp đáp ứng được hai bước trên, cần tiến hành phân tích tính hiệu quả kinh tế thì giải pháp nào có chi phí thấp nhất, tiến độ thi công nhanh sẽ là giải pháp hợp lý cần lựa chọn

- Qua các phân tích đánh giá và một số ví dụ tính toán, đề nghị các giải pháp nền móng phù hợp cho từng khu vực tại thành phố Cẩm Phả:

- Đối với giải pháp móng sâu nên sử dụng móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, khi tính toán thiết kế cần phải lựa chọn các giải pháp móng cọc khác nhau (tiết diện cọc, chiều sâu mũi cọc, nguyên lý làm việc của cọc…) đáp ứng yêu cầu về mặt kỹ thuật, xác định suất mang tải của từng loại cọc để từ đó đánh giá được tính kinh tế cho từng loại cọc.Nên sử dụng cọc có kích thước tiết diện nhỏ nhất có thể và ứng với chiều dài cọc

- Một số giải pháp nền móng công trình do tác giả nghiên cứu và đề xuất trên là cơ sở cho các Chủ đầu tư, các đơn vị tư vấn tham khảo ban đầu

để lựa chọn được nhanh chóng giải pháp nền móng hợp lý cho công trình khi lập dự án đầu tư

* Kiến nghị:

- Hiện tại Thành phố Cẩm Phả là đô thị loại III, do có nhiều cụm khu công nghiệp khai thác chế biến than, sản xuất vật liệu xây dựng, cơ khí, chế tạo thiết bị điện, máy mỏ, xe tải nặng, đóng tàu …Chính vì vậy quy mô xây dựng sẽ được mở rộng hơn nữa bao gồm nhiều nhà máy, phân xưởng công nghiệp lớn, các ngành sản xuất xi măng, nhiệt điện và vật liệu xây dựng Phần lớn các công trình đầu tư xây dựng mới nằm đan xen trong các khu đô thị, khoảng cách đến các công trình đã xây dựng trước là rất nhỏ, do đó khi thiết

kế thi công móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn nên sử dụng phương pháp ép cọc, khi sử dụng phương pháp cọc đóng cần lưu ý chỉ sử dụng khi địa điểm xây dựng xa khu dân cư hoặc các công trình hiện hữu

- Chủ đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế khi lựa chọn giải pháp nền móng công trình cần đề cập đến nhiều phương án khác nhau, tính toán mức độ đáp ứng tính khả thi, các yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế (tiến độ thi công nếu đủ điều kiện tính toán) để so sánh, lựa chọn được phương án tối ưu

- Một số khu đô thị mới mặt bằng san lấp với chiều sâu lớn, do vậy cần phải khảo sát địa chất kỹ lưỡng, chọn giải pháp nền móng thích hợp mới tiến hành xây dựng

105

- Với các công trình dân dụng từ 3-5 tầng trước khi xây dựng phải có khảo sát địa chất mới đưa ra giải pháp móng hợp lý với từng khu vực địa chất, tránh việc xây dựng tự phát chỉ dựa vào kinh nghiệm xây dựng của người thợ

- Ngoài kiến nghị của tác giả các Chủ đầu tư cần phải tuân thủ nghiêm túc các bước trong quản lý đầu tư xây dựng theo quy định

* Hướng nghiên cứu:

Lập cơ sở dữ liệu về các số liệu địa chất cho toàn bộ thành phố Cẩm Phả trên cơ sở phân vùng chi tiết (lớn hơn 5 vùng đã thực hiện) và đề xuất các giải pháp cụ thể hơn cho từng khu vực

PHỤ LỤC I/ Mô hình B-1: Tính toán dựa trên cơ sở báo cáo khảo sát địa chất công trình UBND phường Mông Dương- thành phố Cẩm Phả - tỉnh Quảng Ninh

1/ Móng nông:

1.1/ Móng đơn:

Tính toán công trình trường học điển hình kết cấu khung cột chịu lực,

có bước khung là 3,3m, nhịp khung là 6,3+2,1m (hành lang là 2,1m) Công trình 2 tầng, chiều sâu chôn móng h = 1m

Diện chịu tải lớn nhất của cột là: 13,86 m2

1 

]

22

21





R = 131,963 kPa Diện tích đáy móng:

F =

h R

 b =

2,1

Chiều sâu chôn móng tương đương h: 1, 0 m

Trọng lượng riêng trung bình tb 19,6 kPa

Áp lực bản thân đất tại đáy móng: 17,52 kPa

Ứng suất gây lún tại đáy móng: 77,8 kPa

Điểm z

(m)

b (m) 2z/b l/b Ko

Độ lún tổng cộng của móng : gl i

zi n

i i

i h E

Tính toán công trình trường học điển hình kết cấu khung cột chịu lực,

có bước khung là 3,3m, nhịp khung là 6,3+2,1m (hành lang là 2,1 m) Công trình 3 tầng, chiều sâu chôn móng h = 1m

Diện chịu tải lớn nhất của cột là: 13,86 m2

1 ]

22

21





R = 130,7kPa Diện tích đáy móng:

F =

h R

10 4 1,5 5,33 0,234 12,89 95,9 0,13

11 4,4 1,5 5,87 0,213 11,73 104 0,11 Tắt lún tại độ sâu z= 4,4 m tương đương cos -5,4 m so với cos tự nhiên

Độ lún tổng cộng của móng : gl i

zi n

i i

i h E

Chọn cốt đáy đài là -1,5m so với cốt tự nhiên

Công thức xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền:

Pu,n = m(mRAR + umfifsili) = Pm + Pms (11)

Do tầng đá vôi xuất hiện ở độ sâu -6,7m so với cốt tự nhiên nên chiều dài cọc tối đa sử dụng là 5 m

3.1/ Khi chiều dài làm việc của cọc lc = 5 m, tiết diện cọc (2020)cm

Chiều sâu hạ mũi cọc là 6,5m

Tra bảng ta được R=3625 kPa; mR = 1,1; mfi = 1,0

Pm = 1,01,10,20,23625 = 159,50 kN

Để xác định Pms, chia lớp đất thành các lớp có chiều dày li ≤ 2m, dựa vào

độ sâu trung bình của các lớp đất li và tính chất của lớp đất ta tra được các hệ số

3.2/ Khi chiều dài làm việc của cọc lc = 5m, tiết diện cọc 2525cm

Chiều sâu hạ mũi cọc là 6,5m

Tính toán tương tự ta được:

Pm = 1,01,136250,250,25 = 249,22 kN; Pms = 185 kN

 Pđ = 249,22+185 = 434,2188 kN

II/ Mô hình B-2: Tính toán dựa trên số liệu hố khoan công trình Trường mầm non Cộng Hòa- xã Cộng Hòa- thành phố Cẩm Phả- tỉnh Quảng Ninh

1/ Giải pháp gia cố nền đất yếu:

1.1/ Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre, kết hợp sử dụng móng đơn hoặc móng băng giao thoa:

Dùng cọc tre dài 3m, mật độ cọc 2530 cọc/m2; giả thiết sức chịu tải sau khi gia cố đạt R = 60kPa (thực tế phải dùng thí nghiệm bàn nén để xác định)

* Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre kết hợp sử dụng móng đơn bê tông cốt thép :

Tính toán công trình trường học điển hình kết cấu khung cột chịu lực,

có bước khung là 3,3m, nhịp khung là 6,3+2,1m (hành lang là 2,1m) Công trình 1 tầng, chiều sâu chôn móng h = 1,0m

Diện chịu tải lớn nhất của cột là: 13,86 m2

 b =

2,1

'

F

= 1,86 m Chọn b = 1,9 m