ĐÁP án nền MÓNG đh CHÍNH QUY đợt 1 kỳ i năm 2015 – 2016

+ Vật liệu được sản xuất trong nhà máy+ Phù hợp với những vị trí có chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 20m - Nhược điểm: + Tốc độ cố kết chậm, thời gian chờ lún cố kết lâu hơn biện pháp giếng

ĐÁP ÁN NỀN MÓNG ĐH CHÍNH QUY ĐỢT 1 KỲ I NĂM 2015 – 2016

ĐỀ 2:

Câu 1:

Công thức kiểm toán sức kháng đỡ của đất nền có dạng sau:

trong đó:

V: Tổng hợp tải trọng theo phương đứng được tổ hợp theo THCĐ;

q R : sức kháng đơn vị tính toán của nền;

q ult : sức kháng đơn vị danh định của nền;

A’: diện tích móng hữu hiệu;

 : hệ số sức kháng lấy theo bảng trong tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272:2005

Sức kháng đỡ của nền phụ thuộc vào diện tích móng hữu hiệu A’, tức phụ thuộc vào diện tích móng ban đầu và vị trí của tổng hợp tải trọng; phụ thuộc vào hệ số sức kháng (tức là phụ thuộc vào loại đất nền và phương pháp thí nghiệm), phụ thuộc vào chiều sâu chôn móng.

- Xây dựng các công trình dân dụng trên nền đất yếu.

 Ưu nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Công nghệ thi công phổ biến, thiết bị thi công đơn giản;

+ Thời gian thi công nhanh hơn giếng cát;

+ Vật liệu được sản xuất trong nhà máy

+ Phù hợp với những vị trí có chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 20m

- Nhược điểm:

+ Tốc độ cố kết chậm, thời gian chờ lún cố kết lâu hơn biện pháp giếng cát;

+ Chiều sâu xử lý nhỏ hơn biện pháp giếng cát

+ Tốc độ thoát nước giảm theo thời gian

+ độ lún dư sau khi xử lý lớn hơn biện pháp giếng cát

+ Không cải thiện tính chất cơ lý của đất yếu, độ ổn định và khả năng chống trượt thấp + mức độ rủi ro cao, diễn biến phức tạp.

q p : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

q s : sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

A s : diện tích bề mặt thân cọc (mm 2 )

A p : diện tích mũi cọc (mm 2 ) = 350x350 = 122500 (mm 2 )

 qp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc=0,7 =0,7*0,8=0,56

 qs : hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc ,

đối với đất sét theo phương pháp α: =0,7*0,8=0,56

đối với đất cát theo phương pháp SPT: =0,45*0,8=0,36

số α

q s (Mpa)

Chiều dày cọc ngàm trong lớp đất (mm)

Hệ số sức kháng  qs

Q s =q s  qs (kN)

Tổng: 590,4 kN

Móng cọc là một loại móng sâu mà sức chống của nó có được bằng truyền tải trọng tới đất hay đá tại

độ sâu nào đó bên dưới kết cấu bằng khả năng chịu lực tại đáy, sự dính bám hay ma sát, hoặc cả hai.

Khi các phương án móng nông không còn thích hợp để đỡ công trình, hoặc do tải trọng công trình quá lớn, lớp đất nền bên trên là loại đất yếu có khả năng chịu lực kém Người ta nghĩ đến móng sâu làm bằng các vật liệu như gỗ, bê tông, thép … để truyền tải trọng đến những lớp đất chịu lực cao a.Cọc ma sát:

- Trong trường hợp có lớp đá hay tầng chịu lực nằm ở độ sâu lớn, cọc chống trở nên rất dài và không kinh tế Trường hợp này, cọc được đóng qua lớp đất yếu đến độ sâu xác định Khi đó sức kháng mũi của cọc là nhỏ và khả năng chịu lực chủ yếu có được từ sức kháng của đất bao quanh dọc thân cọc được chôn trong đất.

b.Cọc chống:

- Sức kháng dọc trục của cọc được hình thành chủ yếu là do sức kháng mũi cọc Khi mũi cọc tựa vào tầng cứng (tầng đá) thì chuyển vị của cọc là rất nhỏ và sức kháng của cọc chủ yếu do thành phần sức chống mũi cọc tạo nên.

Câu 2:

Cọc ximăng đất (Deep soil mixing columns, soil mixing pile) là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và ximăng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên trên Trong quá trình dịch chuyển lên, ximăng được phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt)

Các ứng dụng của cọc ximăng đất:1 Đường bộ, ổn định lún; 2 Ổn định đê cao; 3 Mố cầu; 4 Thành hố đào; 5 Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận; 6 Chống nâng đáy hố đào; 7 Chống dịch chuyển ngang của móng cọc; 8.Bến cảng; 9.Đê biển.

 Ưu điểm của cọc ximăng - đất

- Thi công nhanh, kĩ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao Tiết kiệm thời gian thi công đến 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ.

- Hiệu quả kinh tế cao, so với phương án dùng cọc bê tông cốt thép, cọc khoan nhồi thì giá thành rẻ hơn nhiều.

- Thích hợp với phương án xử lý nền đất yếu cho các công trình ở khu vực nền đất yếu như bãi bồi ven sông, ven biển.

- Thi công nơi mặt bằng chật hẹp, ngập nước, có khả năng xử lý sâu (tới 50m).

- Nếu địa chất là nền cát rất phù hợp với công nghệ cọc ximăng đất, độ tin cậy cao.

- Biến dạng của nền đất gia cố rất nhỏ vì vậy giảm thiểu độ lún đối với các công trình lân cận, tăng khả năng chịu cắt cho nền công trình.

- Dễ dàng điều chỉnh cường độ bằng cách điều chỉnh hàm lượng xi măng khi thi công.

- Dễ quản lý, giám sát chất lượng thi công, hạn chế gây ô nhiễm môi trường.

- Các kiểu bố trí cọc ximăng- đất

- Tùy theo mục đích sử dụng có thể bố trí cọc theo các mô hình khác nhau Ví dụ để giảm thiểu

độ lún, cọc được bố trí dạng lưới tam giác hoặc ô vuông Khi làm tường chắn thường tổ chức thành từng hàng, từng dãy đóng vai trò như một tường chắn mềm

Hình Error: Reference source not found.1 Thí dụ bố trí cọc trộn khô

1 Dải; 2 Nhóm; 3 Lưới tam giác; 4 Lưới vuông.

Hình Error: Reference source not found.2 Bố trí cọc trộn ướt trên mặt đất

1 Kiểu tường; 2 Kiểu kẻ ô; 3 Kiểu khối; 4 Kiểu diện.

Hình Error: Reference source not found.3 Bố trí cọc trùng nhau theo khối

Câu 3:

Áp dụng công thức:

∑ηiYiQi ≤ ΦRn= Rr Công thức kiểm toán sức kháng đỡ của đất nền có dạng sau:

trong đó:

V: Tổng hợp tải trọng theo phương đứng được tổ hợp theo THCĐ;

qR: sức kháng đơn vị tính toán của nền;

qult : sức kháng đơn vị danh định của nền;

A’: diện tích móng hữu hiệu;

 : hệ số sức kháng lấy theo (bảng 10.5.5-1 tiêu chuẩn 22TCN272-05)

A’=B’*L’=3499,614x4000=13998457,14 mm2

Trong đó B’= B-2eB=3500-2(540/2800)=3499,614mm

L’=L- 2eL=4000mm

Hệ số sức kháng theo phương pháp bán thực nghiệm dùng số liệu CPT:

Sức kháng đỡ danh định trong đất sét bão hoà: q ult = c N cm + g  D f N qm 10 -9

trong đó:

c = S u =0,08 (Mpa) : cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa)

N cm , N qm : các hệ số sửa đổi khả năng chịu lực hàm của hình dạng đế móng, chiều sâu chôn móng, độ nén của đất và độ nghiêng của tải trọng;

 =800kg/m 3 : khối lượng thể tích (dung trọng) của đất sét (kg/m 3 ) (xét đến đẩy nổi vì MNN nằm ngay trên mặt đất

D f =2500 mm : chiều sâu chôn tính đến đáy móng (mm)

Ta có: D f /B’=2500/3499,6= 0,714<2,5

B’/L’=3499,6/4000=0,875 <1

H/V= 200/2800 =0,0714 <0,4

- Đối với D f /B  2.5; B/L  1 và H/V  0.4

N c : 5.0 dùng cho phương trình 2 trên nền đất tương đối bằng

: 7.5 dùng cho phương trình 3 trên nền đất tương đối bằng : N cq theo hình 2.14 đối với móng trên hoặc liền kề mái dốc.

N qm : 1.0 cho đất sét bão hoà và nền đất tương đối bằng

: 0.0 cho móng trên hoặc liền kề mái đất dốc

Thay so vao phuong trinh tren N cm = 6,091

N qm =1→q ult =0,568 Mpa

→R R =q R A’=0,284*13998457,14=3974,12kN>V=3640 kN → Đạt

 Kiểm toán trượt:

Công thức kiểm toán:

Sức kháng đã nhân hệ số, tính theo N, chống lại sự trượt được tính theo công thức (10.6.3.3-1) như sau:

Q  : sức kháng trượt danh định giữa đất và móng (N).

 ep : hệ số sức kháng đối với sức kháng bị động (xem bảng 10.5.5-1).

Q ep : sức kháng bị động danh định của đất tác dụng trong suốt tuổi thọ thiết kế của công trình

Q ep =0 (do tuổi thọ công trình rất lớn)

S u =c= 0,08

qs: sức kháng cắt đơn vị bằng Su hoặc 0,5σ’v

σ’v=N/F=2800/(3,5*4)=200kN/m2=0,2Mpa, do vậy qs=0,08

Vậy Sức kháng trượt tính toán: QR= 0,8*0,08*3499,6*4000*10-3=895,9 (kN) >H=260

→Đảm bảo khả năng chống trượt.

 Đặc điểm của móng nông:

- Chiều sâu chôn móng Df =3÷5m.Thi công móng ở những hố móng đào trần

- Truyền lực vào đất nền chủ yếu ở mặt phẳng đáy móng, bỏ qua ảnh hưởng của masát ở xung quanh móng

 Đặc điểm của móng sâu:

- Chiều sâu chôn móng Df > 5m

- Thi công móng không phải dùng phương pháp hố móng đào trần mà dùng nhiềuphương pháp khác nhau

- Truyền lực vào đất ở mặt phẳng đáy móng và cả xung quanh móng

 Sơ đồ khối tính toán thiết kế móng nông

Câu 2: (2 điểm)

Hãy nêu và phân tích những yếu tố khiến cho nền bị lún lệch? Nêu các giải pháphạn chế nền bị lún lệch?

Trả lời:

 Những yếu tố khiến cho nền bị lún lệch:

- Do trong nền đất có lớp đất yếu có chiều dày thay đổi nhiều, lúc đó nếu tảitrọng xuống các móng như nhau và kích thước các móng như nhau thì dướimóng nào có chiều dày lớn hơn, móng đó sẽ lún nhiều hơn Ngoài ra lúc đó đáylớp đất có độ dốc lớn và có thể toàn bộ hoặc một phần của lớp đất sẽ trượttương hỗ với lớp phía dưới làm cho công trình bị lún không đều

- Trong các lớp đất tốt có các thấu kính đất yếu như: bùn, than bùn hoặc trong đất

có các thấu kính đất tốt hơn như cát chặt cuội sỏi, đá mồ côi, khi trong nền cólạch bùn, hố sâu, giếng đó lấp, móng cũ còn sót lại hoặc khi công trình nằm ởnhững vùng đất dốc: bờ dốc, bờ khe, vực, bờ sông thì có thể xảy ra hiện tượngđất bị trượt hoặc bị chuyển vị ngang Khi trong nền có castơ phân bố không đềuthì sự lún không đều cũng có thể xảy ra

- Do đất bị phá vỡ kết cấu

Khi kết cấu của đất bị phá vỡ thì nó sẽ lún thêm Nếu sự phá vỡ kết cấu củađất xảy ra không đồng đều dưới các móng thì sẽ xảy ra hiện tượng lún khôngđều Đất có thể bị phá vỡ kết cấu do sử dụng các phương tiện cơ giới nặng đểđào hố móng, đất có thể bị nở ra do mất áp lực bản thân khi đào hố móng.Đất bị thay đổi độ ẩm (hoặc khô đi do ánh nắng mặt trời, hoặc ẩm ướt donước mưa) Đào hố móng thấp hơn MNN, nước chảy vào hố móng và áp lựcthuỷ động có thể làm cho đất bị phá vỡ kết cấu Khi hai móng cạnh nhau có

độ sâu khác nhau nhiều và kỹ thuật đào không đảm bảo thì đất nền ở móngnông hơn có thể bị phá vỡ kết cấu, có thể bị trượt

- Do nước : Chuyển động của đất dưới nước có thể cuốn theo các hạt đất làm chođất bị xốp và lún thêm Khi MNN hạ xuống đất sẽ bị lún xuống do mất áp lựcđẩy nổi Nếu MNN hạ không đều trong phạm vi công trình thì sẽ xảy ra lúnkhông đều Đất dưới công trình thuộc dạng đất ướt thì phần nào ướt nhiều sẽlún nhiều hơn

- Do tải trọng: Sự gia tải lệch tâm sẽ làm cho móng bị nghiêng Khi từng phầncông trình có tải trọng khác nhau, nếu điều kiện địa chất và giải pháp nền móngkhông đảm bảo độ lún như nhau thì sẽ xảy ra sự lún không đều Sự gia tải gầnmóng, tải trọng của các móng lân cận, có vai trò to lớn trong việc gây ra độ lún

bổ sung và lún lệch, đặc biệt là ảnh hưởng của các ngôi nhà xây dựng gần nhau(đóng cọc, các phương tiện vận tải, gia tải các móng không đều)

 Biện pháp khắc phục:

- Thay đổi kích thước đế móng hoặc chiều sâu chôn móng khi nền có lớp đất yếu

có chiều dày thay đổi nhiều trong mặt bằng, dùng cọc với chiều dài khác nhau

- Lớp 3: Cát hạt trung chặt vừa có hệ số rỗng e = 0,65; chiều dày lớn

Hãy đề xuất phương án móng khả thi, biết tải trọng công trình không lớn? Giải thích? Vẽ hình minh họa?

Trả lời:

- Phương án Móng cọc đường kính nhỏ vì: Khi lớp 1 đất yếu không dày lắm (h đy

< 3m), lớp 2 cũng là đất sét chảy không thể đặt móng lên lớp

này, mặt khác lớp 2 có chiều sâu lớn, lớp 3 cát hạt trung chặt vừa ta sẽ đặt mũi cọc vào trong lớp này sẽ đảm bảo chịu lưc

- Hình ảnh minh họa

Câu 4: (3 điểm)

Ta có Db = 27,5 m  D’= 2Db/3 = 18,33(m) = 18330 (mm)

Từ đó ta vẽ được sơ đồ móng tương đương như hình

Tính lún trong đất rời: Sử dụng SPT:

Vậy I = 0,5

 Độ sâu chôn móng nhỏ hơn bề rộng của móng (Df ≤ B);

 Nếu tải trọng của công trình càng lớn thì chiều sâu chôn móng càng lớn để giảm bớt diện tích đáy móng và hạn chế khả năng lún, lún lệch của công trình Nếu công trình chịu tải trọng ngang và momen uốn lớn, móng phải được chôn đủ lớn

để chống lật và trượt

 Sức kháng đỡ danh định trong đất sét bão hoà: qult = c Ncm + g DfNqm10-9

 Sức kháng đỡ danh định của đất rời: qult = 0.5 gBCw1Nm x 10-9 + gCw2 Df Nqm x

10-9

Câu 2: (2 điểm)

Hãy nêu và phân tích những yếu tố khiến cho nền bị lún lệch? Nêu các giải pháphạn chế nền bị lún lệch?

Trả lời:

 Những yếu tố khiến cho nền bị lún lệch:

- Do trong nền đất có lớp đất yếu có chiều dày thay đổi nhiều, lúc đó nếu tảitrọng xuống các móng như nhau và kích thước các móng như nhau thì dướimóng nào có chiều dày lớn hơn, móng đó sẽ lún nhiều hơn Ngoài ra lúc đó đáy

lớp đất có độ dốc lớn và có thể toàn bộ hoặc một phần của lớp đất sẽ trượttương hỗ với lớp phía dưới làm cho công trình bị lún không đều.

- Trong các lớp đất tốt có các thấu kính đất yếu như: bùn, than bùn hoặc trong đất

có các thấu kính đất tốt hơn như cát chặt cuội sỏi, đá mồ côi, khi trong nền cólạch bùn, hố sâu, giếng đó lấp, móng cũ còn sót lại hoặc khi công trình nằm ởnhững vùng đất dốc: bờ dốc, bờ khe, vực, bờ sông thì có thể xảy ra hiện tượngđất bị trượt hoặc bị chuyển vị ngang Khi trong nền có castơ phân bố không đềuthì sự lún không đều cũng có thể xảy ra

- Do đất bị phá vỡ kết cấu

Khi kết cấu của đất bị phá vỡ thì nó sẽ lún thêm Nếu sự phá vỡ kết cấu củađất xảy ra không đồng đều dưới các móng thì sẽ xảy ra hiện tượng lún khôngđều Đất có thể bị phá vỡ kết cấu do sử dụng các phương tiện cơ giới nặng đểđào hố móng, đất có thể bị nở ra do mất áp lực bản thân khi đào hố móng.Đất bị thay đổi độ ẩm (hoặc khô đi do ánh nắng mặt trời, hoặc ẩm ướt donước mưa) Đào hố móng thấp hơn MNN, nước chảy vào hố móng và áp lựcthuỷ động có thể làm cho đất bị phá vỡ kết cấu Khi hai móng cạnh nhau có

độ sâu khác nhau nhiều và kỹ thuật đào không đảm bảo thì đất nền ở móngnông hơn có thể bị phá vỡ kết cấu, có thể bị trượt

- Do nước : Chuyển động của đất dưới nước có thể cuốn theo các hạt đất làm chođất bị xốp và lún thêm Khi MNN hạ xuống đất sẽ bị lún xuống do mất áp lựcđẩy nổi Nếu MNN hạ không đều trong phạm vi công trình thì sẽ xảy ra lúnkhông đều Đất dưới công trình thuộc dạng đất ướt thì phần nào ướt nhiều sẽlún nhiều hơn

- Do tải trọng: Sự gia tải lệch tâm sẽ làm cho móng bị nghiêng Khi từng phầncông trình có tải trọng khác nhau, nếu điều kiện địa chất và giải pháp nền móngkhông đảm bảo độ lún như nhau thì sẽ xảy ra sự lún không đều Sự gia tải gầnmóng, tải trọng của các móng lân cận, có vai trò to lớn trong việc gây ra độ lún

bổ sung và lún lệch, đặc biệt là ảnh hưởng của các ngôi nhà xây dựng gần nhau(đóng cọc, các phương tiện vận tải, gia tải các móng không đều).

 Biện pháp khắc phục:

- Thay đổi kích thước đế móng hoặc chiều sâu chôn móng khi nền có lớp đất yếu

có chiều dày thay đổi nhiều trong mặt bằng, dùng cọc với chiều dài khác nhau

Là biện pháp hạ ống thép vào nền đất yếu, cho cát vào và nâng ống thép lên và

hạ ống thép xuống, đồng thời rung để tạo ra các cọc bằng cát đã được đầm chặt

 Phạm vi áp dụng:

- Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây: Công trình chịu tải trọnglớn trên nền đất cát rời rạc (độ chặt tương đối Id ≤ 1/3) hoặc tỉ lệ khe hở tươngđối lớn hoặc là đất cát pha, sét pha có chỉ số độ sệt IL ≥ 1; chiều dày lớp đất yếucần gia cố lớn hơn 3m

 So sánh sự giống và khác nhau giữa cọc cát và giếng cát

- Kích thước (đường kính và chiều dài) tương tự như nhau, nhưng khoảng cách giữa các giếng cát thì lớn hơn cọc cát

- Nhiệm vụ của chúng khác nhau :

+ Cọc cát làm chặt đất là chính, làm tăng sức chịu tải của đất nền, thoát nước lỗ rỗng là phụ

+ Giếng cát để thoát nước lỗ rỗng là chính, tăng nhanh quá trình cố kết, làm cho

độ lún của nền nhanh chóng ổn định Làm tăng sức chịu tải của nền là phụ

Câu 4: (3 điểm)

Tính sức kháng dọc trục cọc khoan nhồi theo đất nền:

QR = φqp.Qp + φqs.QsTrong đó:

Diện tích

As(mm2) N

Su(MPa)

Hệ

số α

qs(MPa) Qs =qs As (N)