Bài giảng môn học chuyên đề xử lý nền móng

Lựa chọn các giải pháp về móng cho phù hợp như : móng đơn, móng băng 1 hoặc 2 phương, móng bè, móng cọc, … tùy theo tải trọng tác dụng và đặc điểm của công trình, từng loại đất cụ thể..

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH

-oOo -

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ NỀN MÓNG

30 tiết Biên soạn : TS Tô Văn Lận

Năm 2007

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO : 4

CHƯƠNG 1 5

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU 5

1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU 5

1.1.1 Về định tính 5

1.1.2 Về định lượng 5

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU 6

1.2.1 Đất sét yếu 6

1.2.1.1 Hạt sét và các khoáng vật sét 6

1.2.1.2 Liên kết cấu trúc và sức chống cắt của đất sét 7

1.2.1.3 Các đặc điểm khác của đất sét yếu 9

1.2.2 Đất cát yếu .10

1.2.3 Bùn, than bùn và đất than bùn .11

1.2.4 Đất đắp .12

1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU .12

1.3.1 Giải pháp kết cấu .12

1.3.2 Các biện pháp xử lý nền .12

1.3.3 Các giải pháp về móng .13

CHƯƠNG 2 13

BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 13

2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU .13

2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng .13

2.1.2 Loại kết cấu mềm .14

2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới hạn .14

2.2 BỐ TRÍ KHE LÚN .15

2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MÓNG VÀ GIẰNG TƯỜNG .17

2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản .17

2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp của B.I Đalmatov .19

2.4 CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG .22

2.5 CHỌN LOẠI MÓNG VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG .22

2.5.1 Chọn loại móng .22

2.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng .22

CHƯƠNG 3 24

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN 24

3.1 ĐỆM CÁT .24

3.1.1 Phạm vi áp dụng .24

3.1.2 Tính toán đệm cát .25

3.1.3 Thi công đệm cát .27

3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát .28

3.2 CỌC CÁT .28

3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .28

3.2.2 Tính toán và thiết kế cọc cát 29

3.2.3 Thi công cọc cát .30

3.3 CỌC XI MĂNG TRỘN ĐẤT .31

3.3.1 Phạm vi áp dụng .31

3.3.2 Mô tả về công nghệ .31

3.3.3 Ví dụ về công trình xử lý cọc xi măng đất .34

3.4 NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH .38

3.4.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .38

3.4.2 Điều kiện về địa chất công trình .39

3.4.3 Tính toán gia tải trước .39

3.4.4 Biện pháp thi công .40

3.5 GIẾNG CÁT .40

3.5.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .40

3.5.2 Tính toán và thiết kế giếng cát .41

3.5.3 Thi công giếng cát .43

3.6 GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM .43

3.6.1 Phạm vi áp dụng .43

3.6.2 Mô tả về công nghệ .43

3.6.3 Ứng dụng trong thực tế .44

3.7 GIA CỐ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT .45

3.7.1 Gia cố nền đường 45

3.7.2 Gia cố tường chắn đất .46

CHƯƠNG 4 48

NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MÓNG CỌC 48

4.1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI .48

4.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng .48

4.1.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi 49

4.1.3 Thi công móng cọc khoan nhồi .57

4.1.4 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi .67

4.1.5 Các sự cố thường gặp và cách xử lý .73

4.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BARET .74

4.2.1 Khái niệm .74

4.2.2 Khảo sát địa chất cho thiết kế và thi công móng cọc barét .75

4.2.3 Sức chịu tải của cọc baret .76

4.2.4 Thiết kế cọc baret .78

4.2.5 Thiết kế đài cọc .81

4.2.6 Thi công cọc baret .83

4.3 TƯỜNG TRONG ĐẤT (TƯỜNG CỪ - TƯỜNG CỌC BẢN) .86

4.3.1 Khái niệm .86

4.3.2 Phạm vi áp dụng .86

4.3.3 Mô tả công nghệ .88

4.3.4 Thiết kế tường trong đất .89

4.4 THIẾT KẾ MÓNG CỌC TRÀM .92

4.4.1 Vật liệu cọc tràm .92

4.4.2 Đặc điểm, phạm vi áp dụng .93

4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm .94

CHƯƠNG 5 98

CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG 98

5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT .98

5.1.1 Mục đích .98

5.1.2 Nội dung chính của công tác khảo sát địa chất .98

5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập) .98

5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC .99

5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát .99

5.2.2 Nội dung khảo sát .99

5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát 100

5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG 101

5.3.1 Thí nghiệm hiện trường 101

5.3.2 Thí nghiệm trong phòng 102

5.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM 102

5.4.1 Nguyên tắc chung 102

5.4.2 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất 103

5.4.3 Yêu cầu về số lượng thí nghiệm các đặc trưng của đất 105

Tài liệu tham khảo :

1 Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân,

Nguyễn Hải; Những phương pháp xây dựng công trình trên nền

đất yếu NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1973

2 Nguyễn Văn Quảng; Nền móng nhà cao tầng NXB Khoa học và

kỹ thuật, Hà Nội, 2003

3 TCXD 45 : 1978, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

4 TCXD 205 : 1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

5 TCXDVN 326 : 2004, Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và

nghiệm thu

6 TCVN 4419-1987, Khảo sát cho xây dựng

Chương 1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU

1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU

Về đất yếu hiện nay có hai quan điểm dựa vào định tính và định lượng :

Khái niệm này được thế giới chấp nhận và có cơ sở khoa học

+ Dựa vào chỉ tiêu vật lý, đất được gọi là yếu khi :

Lưu ý : + Dung trọng, (dung trọng tự nhiên), đất càng yếu thì dung trọng càng

nhỏ do chứa nhiều nước hoặc bùn, hữu cơ…

+ Hệ số rỗng : e là tỷ số giữa thể tích rỗng và thể tích hatï (V r / V h ) Hệ số rỗng càng lớn thì đất càng yếu Cách xác định :

e = ( h / ) – 1 trong đó : h là trọng lượng hạt đất hay tỷ trọng ;  là trọng lượng 1 đơn vị thể tích ở trạng thái khô

+ Độ ẩm : W - định nghĩa là tỷ số giữa trọng lượng nước và trọng lượng hạt (G n / G h )x 100% Độ ẩm càng lớn thì đất càng có nhiều nước

+ Độ bão hòa G được định nghĩa là tỷ lệ nước chiếm trong lỗ rỗng của đất, xác định như sau :

n

h r

n

e

W V

+ Dựa vào các chỉ tiêu cơ học :

Lưu ý : + E o càng nhỏ thì độ lún của đất càng lớn :

i i

i

i h E

p

S   i

+ Hệ số nén a (

2 1 2 1 p

pe e

a   ) với e 1 ; e 2 là hệ số rỗng của đất ứng với áp lực nén p 1 , p 2 Từ công thức cho thấy khi a càng nhỏ thì đất càng chặt hơn

hay hệ số rỗng thay đổi ít

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU

Trong thực tế xây dựng, chúng ta thường gặp những loại đất yếu sau

đây : đất sét yếu; đất cát yếu; bùn; than bùn và đất than bùn và đất đắp

1.2.1 Đất sét yếu

1.2.1.1 Hạt sét và các khoáng vật sét

Trong đất sét gồm có 2 thành phần :

- Phần phân tán thô (gọi là những hạt sét) có kích thước > 0,002mm Chủ yếu có các khoáng chất nguồn gốc lục địa như thạch anh, fenspat,…

- Phần phân tán mịn (gọi là khoáng chất sét) bao gồm những hạt có

này quyết định tính chất cơ lý của đất sét Các khoáng chất sét thường gặp

+ Kaolinit :

đá phun trào, đá biến chất và đá trầm tích trong điều kiện môi trường axit (pH = 5-6)

Đặc điểm của mạng tinh thể kaolinit là tương đối bền, ổn định và trương nở ít

+ Mônmôrilônit :

(1) Tên lấy theo tên của dãy núi cao ở Trung Quốc là Kaulinh

(2) Tên lấy theo tên của mỏ Montmorilon ở Pháp

Công thức hóa học là (OH)4Si8Al4O20.nH2O; được thành tạo do phong hoá đá macma giàu Mg và các biến đổi thứ sinh khác) được tạo thành do phong hóa đá phun trào kiềm trong điều kiện môi trường kiềm (pH = 7-8,5)

Montmorilonit có mạng tinh thể kém bền vững và dễ sảy ra hiện tượng trương nở dưới dáy móng khi có mặt loại sét này Loại này thường dễ gặp ở vùng ven biển

+ Ilit :

Đại biểu của nhóm ilit là hyđrômica, có công thức là

yếu là trong môi trường kiềm Loại này không có khả năng trương nở hoặc trương nở rất ít

1.2.1.2 Liên kết cấu trúc và sức chống cắt của đất sét

Trong tự nhiên, đất loại sét luôn tồn tại 3 dạng liên kết cấu trúc, đó là : dạng chảy, dạng dẻo và dạng cứng (hình 1.1) Người ta chia thành hai loại :

- Liên kết mềm : lực liên kết chủ yếu là lực liên kết phân tử, từ tính Liên kết này mềm dẻo và có thể hồi phục sau khi bị phá hoại (liên kết thuận nghịch)

- Liên kết cứng : lực liên kết chủ yếu là liên kết ion, đồng hóa trị Liên kết này cứng, giòn, không hồi phục được khi bị phá hoại bằng cơ học (liên kết thuận nghịch)

Về lực dính của đất sét, một số nhà khoa học đã kiến nghị chia lực dính tổng cộng thành hai thành phần : lực dính mềm và lực dính cứng (lực dính cấu trúc)(3) : và

NƯỚC TỰ DO HẠT ĐẤT

LK DẠNG CHẢY LK DẠNG DẺO

NƯỚC TỰ DO

LK DẠNG CỨNG

Hình 1.1 : Các dạng liên kết trong đất dính

a Cắt mẫu nguyên dạng và mẫu chế bị ở cùng độ ẩm – độ chặt :

Xây dựng được biểu đồ theo hình 1.2, và :

Trong đó :

Theo Maxlôp thì lực dính cứng chỉ tồn tại ở đất nguyên dạng cứng

Hình 1.2 : Kết quả cắt mẫu xác định lực dính cứng c c

b Phương pháp cắt theo bản phẳng :

Cắt mẫu cứng nguyên dạng, sau đó ép lại, để mẫu hồi phục và cắt lần thứ 2 (thời gian để phục hồi khoảng 20 phút)

c Phương pháp trùng lặp :

định

d Phương pháp cắt theo độ ẩm :

Với cùng 1 loại đất, lấy nhiều mẫu thí nghiệm với độ ẩm khác nhau Trong 4 phương pháp trên, thường chọn PP thứ 2 vì thí nghiệm đơn giản, trên cùng 1 mẫu và cho kết quả khá chính xác

Từ những kết quả này, các tác giả kiến nghị rằng với những công trình có quy mô nhỏ, tạm thời, thành phần lực dính có thể lấy toàn bộ

Bảng 1.1 giới thiệu các thành phần của lực dính để tham khảo

Bảng 1.1 : Cơ cấu thành phần của lực dính đất loại sét

Cấu trúc của đất Độ sệt B Mức độ thể hiện của các thành phần lực dính

1.2.1.3 Các đặc điểm khác của đất sét yếu

Hiện tượng hấp thụ :

Hiện tượng hấp thụ là khả năng hút nước từ môi trường xung quanh và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau : cứng, lỏng và hơi, những ion, phân tử và các hạt keo Sự hấp thụ của đất sét có bản chất phức tạp và thường gồm một số quá trình sảy ra đồng thời

Tính dẻo :

Tính dẻo là một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét Tính chất này biểu thị sự lưu động của đất sét ở một độ ẩm nào đó khi chịu tác dụng của ngoại lực và chứng tỏ rằng về mức độ biến dạng đất sét chiếm vị trí trung gian giữa thế cứng và thể lỏng hoặc chảy nhớt Độ dẻo phụ thuộc vào nhiều nhân tố : mức độ phân tán và thành phần khoáng vật của đất, thành phần và độ khoáng hoá của dung dịch nước làm bão hòa đất

Gradien ban đầu :

Đất sét có đặc tính thẩm thấu khác thường : chỉ cho nước thấm qua khi gradien cột nước vượt quá một trị số nhất định nào đó Trị số đó gọi là gradien ban đầu Gradien ban đầu là độ chênh lệch tối thiểu nào đó của áp lực cột nước, mà thấp hơn nó tốc độ thấm giảm xuống nhiều, rất bé và có thể coi như không thấm nước

Đặc điểm biến dạng :

Tính chất biến dạng của đất sét yếu do bản chất mối liên kết giữa các hạt của chúng quyết định Có thể chia biến dạng của đất sét yếu ra các loại sau đây :

hấp phụ

Biến dạng của đất sét yếu là do sự phá hoại các mối liên kết cấu trúc và biến dạng các màng hấp phụ của nước liên kết gây nên Các loại biến dạng chủ yếu của đất sét yếu là biến dạng cấu trúc và biến dạng cấu trúc hấp phụ

Tính chất lưu biến :

và có khả năng thay đổi độ bền khi tải trọng tác dụng lâu dài Khả năng này gọi là tính chất lưu biến

Hiện tượng dão trong đất sét yếu liên quan đến sự ép thoát nước tự do khi nén chặt Do vậy hiện tượng này liên quan với sự thay đổi mật độ kết cấu của đất do kết quả chuyển dịch, các hạt và các khối lên nhau, cũng như những thay đổi trong sự định hướng của các hạt và các khối đó với phương tác dụng của tải trọng

1.2.2 Đất cát yếu

Cát được hình thành tạo ở biển hoặc vũng, vịnh Về thành phần khoáng vật, cát chủ yếu là thạch anh, đôi khi có lẫn tạp chất Cát gồm những hạt có kích thước 0,05 – 2mm

Cát được coi là yếu khi cỡ hạt thuộc loại nhỏ, mịn trở xuống, đồng thời có kết cấu rời rạc, ở trạng thái bão hòa nước, có thể bị nén chặt và hóa lỏng đáng kể, chứa nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét Những loại cát đó khi chịu

(1) Đó là biến dạng từ từ, phát triển rất chậm theo thời gian

tác dụng rung hoặc chấn động thì trở thành trạng thái lỏng nhớt, gọi là cát chảy

Đặc điểm quan trọng nhất của cát là bị nén chặt nhanh, có độ thấm nước rất lớn Khi cát gồm những hạt nhỏ, nhiều hữu cơ và bão hòa nước thì chúng trở thành cát chảy, hiện tượng này đôi khi rất nguy hiểm cho công trình và cho công tác thi công

Cần lưu ý 2 hiện tượng nguy hiểm đối với cát yếu :

1.2.3 Bùn, than bùn và đất than bùn

Bùn là những trầm tích hiện đại, được thành tạo chủ yếu do kết quả tích lũy các vật liệu phân tán mịn bằng cơ học hoặc hoá học ở đáy biển, đáy hồ, bãi lầy… Bùn chỉ liên quan với các chỗ chứa nước, là các trầm tích mới lắng đọng, no nước và rất yếu về mặt chịu lực

Theo thành phần hạt, bùn có thể là cát pha sét, sét pha cát, sét và cũng có thể là cát, nhưng chỉ là cát nhỏ trở xuống

Độ bền của bùn rất bé, vì vậy việc phân tích sức chống cắt (SCC) thành lực ma sát và lực dính là không hợp lý SCC của bùn phụ thuộc vào tốc

thể cho góc ma sát

Việc xây dựng các công trình trên bùn chỉ có thể thực hiện sau khi đã tiến hành các biện pháp xử lý nền

Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ, thành tạo do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ, chủ yếu là thực vật, tại các bãi lầy và những nơi bị hóa lầy Đất loại này chứa các hỗn hợp vật liệu sét và cát(2

Trong điều kiện thế nằm thiên nhiên, than bùn có độ ẩm cao 85 – 95% hoặc cao hơn tùy theo thành phần khoáng vật, mức độ phân hủy, mức độ thoát nước…

Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất Hệ

than bùn với mẫu có chiều cao thông thường là 15-20cm, mà phải từ 50cm

(2) Theo QP của Liên Xô cũ : than bùn chứa trên 60% di tích thực vật, còn đất than bùn chứa 10 - 60% di tích thực vật

Khi xây dựng ở những vùng đất than bùn, cần áp dụng các biện pháp : làm đai cốt thép, khe lún, cắt nhà thành từng đoạn cứng riêng rẽ, làm nền cọc, đào hoặc thay một phần than bùn

1.2.4 Đất đắp

Loại đất này được tạo nên do tác động của con người Đặc điểm của đất đắp là phân bố đứt đoạn và có thành phần không thuần nhất

Theo thành phần có thể chia thành 4 loại sau :

xây dựng

bãi)

Nhìn chung, các loại đất đắp hầu hết đều phải có biện pháp xử lý trước khi xây dựng

1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

1.3.1 Giải pháp kết cấu

Bao gồm các biện pháp sau :

- Chọn kiểu kết cấu ít nhạy lún, làm khe lún, làm giằng BTCT; dự trữ độ cao bằng độ lún dự kiến của công trình

- Lựa chọn độ sâu chôn móng và kích thước móng hợp lý, sử dụng vật liệu, các lớp cách nước ngăn ngừa nước dâng mao dẫn theo các khe hở trong đất

- Quy định và chấp hành nghiêm ngặt về quy trình đào đắp đất

1.3.2 Các biện pháp xử lý nền

Mục đích : cải thiện thành phần, trạng thái của đất, từ đó làm cho các tính chất cơ học, vật lý của đất nền đáp ứng được yêu cầu trong xây dựng Để làm tăng độ bền và làm giảm độ nén lún của đất, có thể chọn những giải pháp làm giảm độ rỗng hoặc tăng lực dính Trong một số trường hợp khác, mục đích của gia cố là làm cho đất đá từ chỗ thấm nước trở thành cách nước

1.3.3 Các giải pháp về móng

Lựa chọn các giải pháp về móng cho phù hợp như : móng đơn, móng băng (1 hoặc 2 phương), móng bè, móng cọc, … tùy theo tải trọng tác dụng và đặc điểm của công trình, từng loại đất cụ thể

Chương 2 BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN

NỀN ĐẤT YẾU

2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU

Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, cần phải nắm được các hình thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy của nó đối với độ lún của nền đất Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng Tùy theo độ cứng có thể phân chia kết cấu thành ba loại như sau :

2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng

Như ống khói, tháp nước, kết cấu khung nhiều tầng trên bản móng liên tục, mố cầu … Loại kết cấu này có độ cứng không gian rất lớn do vậy công trình không bị uốn, chỉ có khả năng lún đều hoặc nghiêng

Đối với kết cấu này, tính nhạy lún kém, không yêu cầu những biện pháp xử lý về phương diện kết cấu Trong trường hợp này, chỉ cần giảm bớt độ nghiêng nếu có của công trình

2.1.2 Loại kết cấu mềm

Các loại kết cấu này như bản đáy móng của các bể chứa, cống, âu thuyền và những cấu kiện độc lập khớp như cột trên móng đơn liên kết tự do với dàn hoặc dầm ngang…

Các công trình thuộc loại này có thể bị uốn cong cùng cấp với khả năng biến dạng của đất nền, do đó không gây nên những nội lực phụ trong kết cấu và không ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng không đều

2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới hạn

Đó là các khung siêu tĩnh trên các móng đơn, dầm liên nhiều nhịp, vòm không khớp… Các công trình thuộc loại này thường hay gặp trong thực tế

Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện nội lực phụ cục bộ Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết diện yếu sẽ có vết nứt Ơû những tiết diện này, độ cứng của kết cấu giảm đáng kể Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún lớn

do đó cần có những biện pháp xử lý thích hợp

Dưới đây là những biện pháp làm giảm độ lún không đều của đất nền thường được áp dụng trong thực tế :

Cắt công trình bằng khe lún : sẽ được trình bày trong phần II dưới đây Thay đổi kích thước, dộ sâu chôn móng : Sử dụng khi nền đất có chiều dày các lớp khác nhau, không đồng nhất Biện pháp này nhằm mục đích làm cho chiều dày vùng chịu nén của lớp đất dưới đế móng như nhau Có thể thiết kế đáy móng có chiều rộng thay đổi làm cho biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng có giá trị khác nhau tại các điểm dưới đế móng

Sử dụng các loại móng hợp lý : Dùng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè, móng cọc… tùy theo tình hình thực tế của công trình Nếu chiều dày lớp đất yếu không lớn lắm có thể dùng lớp đệm cát hoặc đệm các vật liệu khác để thay thế Khi chiều dày lớp đất yếu là lớn, để giảm bớt độ lún và khả năng lún không đều, có thể xử lý bằng móng cọc hay các phương pháp gia cố nhân tạo như cọc cát, giếng cát…

Hình 2.1 đến 2.3 giới thiệu một số biện pháp thường dùng hiện nay : cấu tạo móng có chiều sâu khác nhau (2.1); đế móng có chiều rộng thay đổi (2.2) và sử dụng những loại móng khác nhau (2.3)

LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT

Hình 2.1 Cấu tạo của móng với những chiều sâu khác nhau

LỚP ĐẤT YẾU

LỚP ĐẤT TỐT

Hình 2.2 Cấu tạo của móng với những chiều rộng khác nhau

LỚP ĐẤT YẾU LỚP ĐẤT TỐT

Hình 2.3 Dùng móng cọc ở những đoạn lớp đất yếu có chiều dày lớn

2.2 BỐ TRÍ KHE LÚN

Bố trí khe lún là một trong những biện pháp rất có hiệu quả khi xây dựng những công trình có tải trọng khác nhau trên nền đất có tính nén lớn và tính nén không đều

Khe lún phải được bố trí sao cho bảo đảm cho những bộ phận của công trình có khả năng làm việc độc lập, có đủ cường độ và độ cứng khi chịu lực, không gây ra những vết nứt khi nền đất có biến dạng lớn và biến dạng không đều

Vị trí đặt khe lún căn cứ vào sự phân bố các lớp đất dưới đế móng và hình thức kết cấu của công trình

Hình 2.4 dưới đây giới thiệu môt số cách bố trí khe lún cho công trình khi gặp nền đất yếu hoặc công trình có chiều dài lớn

LỚP ĐẤT TỐT

LỚP ĐẤT YẾU

Hình 2.4 Bố trí khe lún

Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng của công trình và sự phân bố lớp đất yếu dưới đế móng

Chiều rộng tối thiểu của khe lún có thể tính theo công thức sau đây :

Trong đó :

h : khoảng cách từ đế móng đến độ cao mà ở đó xác định khe hở

K : hệ số kể đến tính không đồng nhất của đất nền, k = 1,3 – 1,5

Trong nhiều trường hợp, khe lún được kết hợp với khe co dãn Tuy vậy, khe lún cũng gây nhiều khó khăn phức tạp trong xây dựng và sử dụng, tốn kém thêm tường, móng ngang, vì vậy chỉ làm khe lún khi thật cần thiết :

chênh lệch

thường khi công trình có chiều dài trên 60m)

2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MÓNG VÀ GIẰNG TƯỜNG

- Tác dụng :

- Thiết kế giằng móng và giằng tường bao gồm các công việc :

- Vị trí của các giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng của công trình (công trình có thể bị vồng lên hoặc võng xuống :

lanh tô cửa sổ…

suốt các tường hoặc phần móng bên dưới để tạo thành khung kín không gian

Kích thước và số lượng giằng có thể xác định dựa vào tính chất không đồng đều của nền đất và đặc tính làm việc của kết cấu công trình :

Khi giằng trong tường gạch cốt thép đường kính 6-8mm, cách khoảng 3-6 hàng gạch bố trí 1 lớp Chiều dày mạch thường từ 3-4cm Mác vữa không nhỏ hơn 75

Nếu dùng các giằng đúc sẵn thì các mối nối phải có mác bê tông 

mác của giằng Để tính toán cốt thép cho giằng có thể sử dụng 1 trong 2 phương pháp sau :

2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản

a Cơ sở tính toán :

Giả thiết cơ bản của PP này là tường dọc của nhà được xem như 1 dầm đặt trên nền đất có độ cứng thay đổi Tính nén không đều của nền đất được

dọc theo chiều dài của nhà

b Nội lực trong giằng có thể tính toán đơn giản như sau :

 22

, 5 1

1 max

q : tải trọng của tường nhà hoặc công trình được xem là phân bố đều

L : chiều dài của tường nhà hoặc công trình

qL Y

2 5760

1 33

1

4 max

E : modun đàn hồi của khối tường xây : đối với tường gạch có thể lấy

J : moment quán tính tiết diện tường có xét đến sự giảm yếu của các lỗ cửa

12H

b

b : chiều dày thực của tường

c Diện tích cốt thép cần thiết trong giằng được tính như sau :

0

max

h R

M F

ct

Trong đó :

Rct :giới hạn chảy của cốt thép

Ưùng suất tiếp trong khối tường xây do lực cắt gây nên :

các tầng nhà của khối xây

Fn = bHi (2.11)

2.6 không vượt quá các trị số giới hạn cho trong bảng 2.1 thì cho phép không phải bố trí các giằng tường

Bảng 2.1 : Trị số độ võng tương đối giới hạn

2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp của B.I Đalmatov

Theo B.I Đalmatov, dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều q của tường, biểu đồ ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng theo hướng dọc sẽ có một trong những dạng như hình 2.5a,b

trong trường hợp 2.5a có thể tính như sau :

L

E b y 2 , 1 160 P

2

k t max

ct ct k 2

k t max ct

Rmm107

L

Eby2,1.8F

Trong đó :

1,2:hệ số vượt tải

ymax : độ võng lớn nhất

) (

n : hệ số, phụ thuộc vào thời gian cứng của vữa, tốc độ xây dựng và tốc độ tăng độ lún theo thời gian, có thể lấy bằng 0,25 – 0,75, đối với khối xây gạch bằng vữa hỗn hợp, lấy n = 0,50 – 0,75, với nhà panen lớn dùng vữa xi măng, lấy n = 0,25 – 0.50

L5,0

SS

S max  min

đối với tường dài 60 – 100m, lấy sơ bộ bằng 0,4 – 0,5 trị số độ lún trung bình

L : chiều dài của tường

Bảng 2.2 : Trị số của hàm số  (  )

i

E : modun đàn hồi của khối xây

đúng bằng cách căn cứ vào kết cấu của tường, theo bảng 2.3

HL



Bảng 2.3 : Trị số gần đúng của đặc trưng từ biến  t

Tường panen lớn Tường khối lớn Tường gạch, đá vụn

2-3 3-4 4-5

H : chiều cao của tường nhà xác định như sau :

đáy móng đến giằng trên cùng

cùng

thép

Rct : giới hạn chảy của cốt thép

Khi có nhiều giằng bố trí trên chiều cao của tường, nếu giả thiết diện tích tiết diện cốt thép trong mỗi giằng đều như nhau thì tính như sau :

ct ctn 2

ct 1 ct

a H 1

a H F F

n : số giằng làm việc đồng thời

Các loại giằng tường và giằng móng trong thực tế thường được thiết kế theo sơ đồ trong hình 2.6 và 2.7 dưới đây

Hình 2.6 Bố trí cốt thép trong giằng tường : a,b,c)

Giằng BTCT, d) giằng cốt thép

1

2

Hình 2.7 Bố trí cốt thép trong giằng móng : 1)

giằng BTCT; 2) giằng cốt thép

Sau khi tính toán diện tích cốt thép cần kiểm tra lại điều kiện :

Trong đó :

p : ứng suất tiếp xúc dướùi đế móng, xác định theo công thức 2.12

b : chiều rộng đế móng

Ưùng suất tiếp trong khối xây cần được thỏøa mãn điều kiện sau đây :

2.4 CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG

Với các công trình cao tầng xây dựng trên những vùng đất có biến dạng lún lớn và biến dạng không đều thì ngoài việc thiết kế các giằng tường, giằng móng như trên, trong nhiều trường hợp, để làm tăng độ cứng không gian, người ta còn bố trí các gối tựa cứng bằng bê tông cốt thép

Ơû nhiều nước, người ta đã thiết kế những gối tựa cứng giống như những móng hộp lớn bao gồm bản đáy, bản trên và các vách ngăn liên kết cứng với các tường ngăn và tường biên Ngoài ra còn kết hợp với việc bố trí thêm các loại cốt thép xiên, cốt thép dọc có sức chịu kéo cao trong các tường vách ngăn, bản đáy, bản trên của móng Bố trí thêm các cốt thép phụ ở các lỗ cửa sổ, cửa đi…

Biện pháp cấu tạo gối tựa cứng dưới nhà và công trình là một phương hướng tiến bộ để xử lý đối với nền đất yếu và đã được áp dụng ở nhiều nước Đây là biện pháp có hiệu quả đối với nhà và công trình cao tầng

2.5 CHỌN LOẠI MÓNG VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG

2.5.1 Chọn loại móng

Đối với nền đất yếu, việc chọn loại móng có ý nghĩa quan trọng cả về kỹ thuật và kinh tế Chọn loại móng căn cứ vào những đặc điểm sau đây :

2.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng

Việc lựa chọn độ sâu chôn móng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây :

a Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng

Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn khu vực xây dựng công trình là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn độ sâu chôn móng; trong đó vị trí của lớp đất chịu lực là điều kiện quan trọng nhất Tùy thuộc

vào các sơ đồ phổ biến trong thực tế để lựa chọn độ sâu chôn móng và các loại móng cho phù hợp

Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy… đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng, độ sâu chôn móng, biện pháp thi công móng… Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang Vì vậy, trong mọi trường hợp nên cố gắng đặt móng ở bên trên mực nước ngầm

b Aûnh hưởng của trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình

Khi công trình chịu tải trọng lớn thì móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế móng và hạn chế khả năng lún và biến dạng không đều của đất nền

Khi công trình chịu tải trọng ngang và moment uốn lớn, móng cũng phải có chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định về trượt và lật

c Aûnh hưởng của đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình

Chiều sâu chôn móng còn phụ thuộc vào sự có mặt của các công trình như tầng hầm, đường giao thông, đường ống dẫn nước… cũng như các công trình lân cận đã xây dựng

Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40cm và mặt trên của móng phải nằm ở dưới sàn tầng hầm Khi công trình tiếp cận với các đường giao thông ngầm thì đế móng cần đặt sâu hơn các vị trí trên tối thiểu

20 – 40cm

Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các công trình xây dựng lân cận là hết sức quan trọng Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều kiện tối thiểu về khoảng cách và góc truyền lực để các móng không ảnh hưởng lẫn nhau

d Aûnh hưởng của biện pháp thi công móng

Chiều sâu chôn móng có liên quan đến phương pháp thi công móng Nếu lựa chọn chiều sâu chôn móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và biện pháp thi công không đòi hỏi phức tạp Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng, độ sâu chôn móng để lựa chọn phương án cho phù hợp

Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN

3.1 ĐỆM CÁT

3.1.1 Phạm vi áp dụng

Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than bùn có chiều dày không lớn lắm (nhỏ hơn 3m) Người ta bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn hơn

Đệm cát có các tác dụng sau đây :

- Lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng công trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên Làm tăng sức chịu tải của đất nền

- Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát

- Giảm chiều sâu chôn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng

- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún

Tuy nhiên, khi sử dụng biện pháp đệm cát cần phải chú ý đến trường hợp sinh ra hiện tượng cát chảy, xói ngầm trong nền do nước ngầm hoặc hiện tượng hóa lỏng do tác dụng của tải trọng động

Những trường hợp sau đây không nên sử dụng đệm cát :

- Lớp đất phải thay thế có chiều dày lớn hơn 3m, lúc này đệm cát có chiều dày lớn, thi công khó khăn, không kinh tế

- Mực nước ngầm cao và có áp Lúc này hạ mực nước ngầm rất tốn kém và đệm cát không ổn định

Kích thước đệm cát được xác định bằng tính toán nhằm thoả mãn 2 điều kiện : ổn định về cường độ và đảm bảo độ lún của công trình sau khi có đệm cát nằm trong giới hạn cho phép

3.1.2 Tính toán đệm cát

Kích thước đệm cát được xác định từ điều kiện :

Trong đó :

và của đệm cát tác dụng trên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm cát

2 = Ko(otc - hM) (3.2)

Trong đó :

a Trường hợp móng chịu tải trọng đúng tâm :

otc = h FN

tc o M

N

tc o M

tb

tc min max,

F : diện tích đáy móng;

W : moment chống uốn của tiết diện đáy móng;

bĐ b

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán đệm cát

Cướng độ tính toán tại mặt lớp đất yếu, dưới đáy lớp đệm cát xác định theo công thức :

Rđy =

tc

2 1K

mm

Trong đó :

+ Đối với móng băng :

by =

.lσ

N2

tc o

R1 R2 6,0

4,0 3,0 2,0 1,0 5,0

0,0 0,5 1,0 1,5 K

b

l =1

=2 b l

=x l b

Hình 3.2 Biểu đồ xác định hệ số K.

Trong đó :

K : hệ số phụ thuộc vào tỷ số l/b

cát, thường được xác định bằng thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường hoặc theo công thức quy phạm

yếu nằm dưới đệm cát, thường được xác định bằng bàn nén tại hiện trường hoặc tính toán theo CII; II

Chiều rộng đệm cát xác định như sau :

bđ = b + 2hđ.tg

(3.11)

Kiểm tra về độ lún :

3.1.3 Thi công đệm cát

Hiệu quả của đệm cát phụ thuộc phần lớn vào công tác thi công, do vậy phải đầm nén đảm bảo đủ độ chặt và không làm phá hoại kết cấu của lớp đất bên dưới Trường hợp không có nước ngầm, cát được đổ từng lớp dày khoảng 20cm, làm chặt bằng đầm lăn, đầm rung… khi có nước ngầm cao, phải có biện pháp hạ mực nước ngầm hoặc dùng biện pháp thi công trong nước

Độ ẩm đầm nén tốt nhất của cát làm vật liệu lớp đệm xác định theo công thức sau đây :

s

n tn

0,7.e

Trong đó :

e : hệ số rỗng của cát trước khi đầm nén;

s : trọng lượng riêng của cát

Sau khi đầm nén cần kiểm tra lại độ chặt của đệm cát bằng cách sử dụng xuyên tiêu chuẩn; xuyên tĩnh hoặc xuyên động

3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát

a Chọn độ sâu chôn móng :

Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình và tải trọng tác dụng, phân tích để lựa chọn phương án, từ đó chọn độ sâu chôn móng (độ sâu này có thể điều chỉnh trong quá trình tính toán chi tiết)

Thông thường độ sâu chôn móng trên đệm cát được chọn bình thường giống như đặt trên nền đất tốt (sơ đồ số 1)

b Xác định kích thước móng và kiểm tra điều kiện áp lực :

Gồm các bước sau :

thức quy đổi của quy phạm)

được chọn trước sau đó kiểm tra lại, nếu không đạt có thể tăng chiều dày đệm, nhưng đệm không nên dày quá 3m, lúc này có thể chuyển sang phương án móng khác)

thiên nhiên)

Cùng nguyên tắc với đệm cát, còn dùng đệm đất, đệm đá sỏi… tùy theo khả năng cung cấp ở từng khu vực xây dựng

3.2 CỌC CÁT

3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây : Công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày > 3m

Những trường hợp sau đây không nên dùng cọc cát :

số rỗng nén chặt nc > 1 thì không nên dùng cọc cát

tốt hơn

Tác dụng của cọc cát :

modun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên

dạng không đều của đất nền dưới đế móng 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 cách giữa các cọc Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền được nén chặt bằng cọc cát có thể được coi như một nền thiên nhiên

nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng Phần lớn độ lún của công trình diễn ra trong quá trình thi công, do vậy công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định

Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm 50%, so với cọc gỗ giảm 30%), không bị ăn mòn, xâm thực Biện pháp thi công đơn giản không đòi hỏi những thiết bị thi công phức tạp

3.2.2 Tính toán và thiết kế cọc cát

a Hệ số rỗng của nền được gia cố bằng cọc cát :

Từ điều kiện :

min max

max

e e

emax : hệ số rỗng của cát ở trạng thái xốp nhất

emin : hệ số rỗng của cát ở trạng thái chặt nhất

b Xác định nền được nén chặt :

Trong đó :

b : chiều rộng đáy móng (m)

l : chiều dài đáy móng (m)

(Kích thước phạm vi nén chặt mở rộng về mỗi phía 0,2b)

0

nc 0

nc

0

e1

eeΩF

F



Trong đó : fc - diện tích mặt cắt ngang của mỗi cọc cát (lấy bằng diện tích mặt cắt ngang của ống thép tạo lỗ cọc cát)

Hình 4.1 Bố trí cọc cát để nén chặt nền Hình 4.2 Sơ đồ để xác định khoảng cách giữa

tim các cọc cát

d Bố trí cọc cát :

Cọc cát thường được bố trí theo hình tam giác, đó là sơ đồ có lợi nhất về mặt làm chặt đất ở khoảng giữa các cọc cát Khoảng cách giữa các cọc là :

0 nc

nc0,95d

L

γγ

W : độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

o : trọng lượng riêng của đất ở trạng thái tự nhiên

D : đường kính cọc cát

3.2.3 Thi công cọc cát

Cọc cát được thi công bằng máy chuyên dùng Sử dụng ống thép tạo lỗ và nhồi cát vào trong ống Cần lưu ý khi đào hố móng không đào sâu đến cao trình thiết kế mà để lại khoảng 1m, sau này khi thi công móng mới đào tiếp

vì cát ở đoạn đầu trên của cọc thường không chặt Oáng thép được hạ xuống bằng chấn động đến độ sâu cần thiết, nhồi cát và rút ống lên từ từ

Sau khi thi công cần kiểm tra lại bằng các phương pháp sau đây :

- Khoan lấy mẫu đất ở giữa các cọc cát để xác định trọng lượng riêng của đất được nén chặt nc, hệ số rỗng nén chặt enc và c,  sau khi nén chặt Từ đó tính ra cường độ của đất nền sau khi nén chặt

- Dùng xuyên tiêu chuẩn để kiểm tra độ chặt của cát trong cọc và đất

giửừa caực coùc caựt

- Thửỷ baứn neựn túnh taùi hieọn trửụứng, treõn maởt neàn coùc caựt Dieọn tớch baứn neựn phaỷi lụựn ủeồ truứm qua ủửụùc ớt nhaỏt 3 coùc caựt

Thoõng thửụứng, neỏu coùc caựt ủửụùc thi coõng toỏt, sửực chũu taỷi cuỷa ủaỏt neàn coự theồ taờng leõn gaỏp 2-3 laàn so vụựi ban ủaàu

3.3 COẽC XI MAấNG TROÄN ẹAÁT

3.3.1 Phaùm vi aựp duùng

Ph-ơng pháp này mới đ-ợc giới thiệu vào n-ớc ta nh-ng điều kiện sử dụng rộng rãi còn hạn chế Đây là biện pháp có ý nghĩa kinh tế cao, nên đ-ợc thí

điểm nhiều nhà hơn nữa để có kết quả nhân rộng diện sử dụng

Loại gia cố nền theo công nghệ này có thể làm móng cho nhà có độ cao tới 12 tầng

3.3.2 Moõ taỷ veà coõng ngheọ

Dùng máy đào kiểu gàu xoay, bỏ gàu và lắp l-ỡi khuấy đất kiểu l-ỡi chém ngang để làm tơi đất trong hố khoan mà không lấy đất khỏi lỗ khoan Xoay và ấn cần xoay đến độ sâu đáy cọc Ta đ-ợc một cọc mà bên trong đất đ-ợc khuấy

đều Khi mũi khuấy ở đáy cọc thì bắt đầu bơm sữa xi măng đ-ợc dẫn trong lòng cần khoan đến mũi khoan Đất lại đ-ợc trộn với sữa xi măng thành dạng xền xệt

có xi măng Vừa rút vừa bơm sữa xi măng và trộn Cuối cùng khi cần khoan nâng mũi lên đến mặt đất, ta đ-ợc cọc đất trộn xi măng Xi măng sẽ phát triển c-ờng độ nh- tính toán

Những cọc xi măng đất trộn -ớt th-ờng bố trí sát nhau d-ới chân móng

kg đến 350 kg Tỷ lệ N-ớc/Ximăng là 60% đến 120% với sữa xi măng bơm xuống cọc Sau 28 ngày, khoan lấy mẫu trong các cọc này c-ờng độ đạt 17

Ph-ơng pháp này đã đ-ợc các n-ớc Hoa kỳ, Anh, Pháp, Đức và nhiều n-ớc châu Âu khác sử dụng N-ớc Nhật cũng xây dựng nhiều nhà với loại cọc này Với cọc này có thể xây dựng nhà từ 8 tầng đến 10 tầng

Gần đây các hãng của Đức giới thiệu vào n-ớc ta loại máy do Hercules Grundlọgging sản xuất để làm cọc xi măng đất Loại này có thể làm đ-ợc những cọc đất trộn xi măng -ớt đ-ờng kính 600 mm, sâu bình quân 4,4 mét hay hơn nữa Thay cho xi măng đơn thuần, ta có thể trộn xi măng với vôi để thành cọc vôi - xi măng với l-ợng hỗn hợp vôi và xi măng cho 1 mét sâu của cọc là 26 kg nh- đã trình bày ở trên

Nhật bản giới thiệu với thị tr-ờng n-ớc ta loại máy làm cọc loại này là TENOCOLUMN

Các chỉ tiêu khi sử dụng máy TENOCOLUMN nh- sau:

Loại đất tại chỗ L-ợng ximăng/m3 Tỷ lệ N/X

Hỡnh V.1 Quy trỡnh taùo coùc ủaỏt troọn vụựi voõi hoaởc xi maờng

Troọn ủeàu ủaỏt vaứ

vaọt lieọu troọn Troọn ủeàu vaứ ủaàm chaởt

Hình IV.2 các dạng lưỡi khoan trộn đất với vôi – xi măng

Hình IV.3 Các trường hợp ứng dụng cọc đất trộn vôi – xi măng hiệu quả

Hình IV.4 Dạng cọc đất trộn – vôi và xi măng sau thời gian ninh kết

3.3.3 Ví dụ về công trình xử lý cọc xi măng đất

a Sơ đồ về thiết kế mĩng xi lơ

20m theo lưới ơ vuơng với khoảng cách giữa các tim cọc là từ 75-115 cm Từ 12,5 m ra đến hết đường kính của mĩng được bố trí cọc 10m và 20 m xen kẽ theo dạng rẻ quạt với khoảng cách giữa các tim cọc là 50 cm

trong 15 năm Theo các nhà thiết kế tính tốn lún tức thời sẽ kết thúc ngay khi thử tải bằng nước là 5.7 cm và độ lún phần dưới khối mĩng là 40.6 cm Tải

b Tính chất cơ lý của đất nền

Khu vực Nhà Bè

Lớp 1: Đất đắp có bề dày 0.8 - 1.2 m - sẽ bóc bỏ khi xây dựng

Lớp 2: Bùn sét trạng thái chảy có bề dày từ 27 - 28m, đây là lớp đất được

xử lý để làm móng cho xi lô

Lớp 3: Than bùn đang phân huỷ màu xám nâu, dày từ 1 - 1.8 m

Các lớp bên dưới gồm sét và cát có sức chịu tải lớn không cần xử lý

Khu vực Trà Nóc

Lớp 1: Đất đắp có bề dày 1.0 - 1.1 m - sẽ bóc bỏ khi xây dựng

Lớp 2: Sét màu xám nâu, xám đen trạng thái dẻo cứng, bề dày 0.6 m Lớp 3: Bùn sét trạng thái chảy có bề dày từ 10.8 - 13.0 m, đây là lớp đất được xử lý để làm móng cho xi lô

Lớp 4: Bùn sét xen kẹp cát, dày từ 16.0 - 16.9, đây là lớp đất được xử lý

để làm móng cho xi lô

Các lớp bên dưới gồm sét và cát có sức chịu tải lớn không cần xử lý

c Chất lượng cọc đất - xi măng

Trong quá trình khảo sát, đã lấy mẫu đất ở độ sâu từ 0 - 25 m để làm thí nghiệm thiết kế Mac cho cọc với hàm lượng xi măng thay đổi khác nhau và chọn ra tỷ lệ xi măng và đất tích hợp như sau:

cắt tiêu chuẩn (SCPT) đều cho kết thúc kết quả sau 22 ngày và 27 ngày

Về chất lượng cọc xi măng là rất tốt, chứng tỏ đất trong cọc đã được gia

cố tốt, đủ khả năng làm móng cho các kết cấu có tải trọng lớn được xây dựng bên trên

d Cơ sở lý thuyết tính toán

FS

Trong đó: γ - Dung trọng tự nhiên của lớp đất

R c = 2τ c + 3σ h

σh: Giá trị ứng suất ngang tác dụng lên thành cọc (thí nghiệm nén ngang)

FS

Trong đó: γ - Dung trọng tự nhiên của lớp đất

Các kết quả sau khi tính toán được ghi trong bảng 2 dưới đây:

Bảng 2: So sánh ứng suất tác dụng và cường độ chịu tải của đất nền và cọc

Ứng suất tác dụng (tấn/m2)

Cường độ chịu tải (tấn/m2)

sâu đạt đến 35 m và tự động điều chỉnh định vị cần khoan luôn thẳng đứng Trong quá trình khoan lưỡi được thiết kế để trộn đầu đất và xi măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều tạo thành những cọc đất - xi măng đường kính 60 cm Thời gian khoan cho một bồn có đường kính 34 m từ

45 - 60 ngày

Sau khi khoan xong toàn bộ diện tích móng, các cọc đất được đào hở đầu cột và làm bằng phẳng Vải địa kỹ thuật được trải lên trên để phân bố tải trọng đều cho móng Xây dựng các mốc chuẩn và các mốc đo theo dõi lún

Quá trình tiếp theo là chất tải Việc chất tải nén trước và theo dõi lún tuân thủ theo quy trình quy phạm tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam

Phương pháp gia tải nén trước nhằm các mục đích:

- Tăng cường sức chịu tải của đất nền và khối móng

- Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền và tồn bộ khối mĩng cĩ

độ lún ổn định trong thời gian ngắn

f Gia tải nén trước

Giai đoạn 1: Chất tải thử ở tâm mĩng với đường kính 12m, chiều cao tải

vượt khoảng 8% so thiết kế Bố trí

5 điểm đo theo dỗi lún, độ lún trung bình 57.4 cm Độ lún vượt so với tính tốn của thiết kế Do đĩ phải thực hiện chất tải giai đoạn 2

Giai đoạn 2: Chất tải tồn bộ diện tích mĩng với chiều cao tải 7.8 m Bố

trí 13 mốc đo theo dõi lún Kết quả sau thời gian chất tải và theo dõi độ lún kéo dài 4 tháng, độ lún trung bình của tồn khối mĩng là 103.65 cm Đến khi kết thúc theo dõi lún thì tốc độ lún giảm xuống cịn 1.9 mm/ngày đêm

g Nhận xét và khả năng áp dụng

Việc thiết kế mĩng mềm trên các khu vực đất yếu cho các cơng trình lớn cho phép chuyển vị lún lâu dài cần phải kết hợp phương pháp xử lý mĩng bằng cọc đất – xi măng với chất tải nén trước

Về hiệu quả kinh tế: nếu sử dụng phương pháp cọc bê ong ép hoặc cọc khoan nhồi thì rất tốn kém do tầng đất yếu bên trên dày gần 30m Sử dụng phương pháp cọc- đất xi măng tiết kiệm cho mơi mĩng xi lơ khoảng 600 triệu đồng

Phương pháp xử lý đất yếu bằng cọc đất – xi măng sử dụng cho đất yếu

cĩ kết hợp gia tải nén trước là phù hợp và nhất là trong đất yếu cĩ xen kẹp các lớp cát mịn như khu vực Trà Nĩc Tuy nhiên cần phải theo dõi và nghiên cứu để đưa ra phương pháp tính tốn hợp lý trong thiết kế

3.4 NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH

3.4.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Nén trước bằng tải trọng tĩnh sử dụng trong trường hợp gặp nền đất yếu như than bùn, bùn, sét và sét pha dẻo nhão… Mục đích của gia tải trước là :

Muốn đạt được mục đích trên, người ta dùng các biện pháp sau đây :

công trình dự định xây dựng để cho nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng

thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền

3.4.2 Điều kiện về địa chất công trình

Để đạt được mục đích nén chặt đất và nước trong lỗ rỗng thoát ra, điều kiện cơ bản là phải có chỗ cho nước thoát ra được Những sơ dồ về địa chất sau đây được xem là phù hợp cho phương pháp này :

a Sơ đồ theo hình 4.5a : khi bị ép, nước sẽ bị ép xuống lớp cát bên dưới

b Sơ đồ theo hình 4.5b : khi bị ép, nước sẽ bị ép theo hai hướng lên trên và xuống lớp cát bên dưới

c Sơ đồ theo hình 4.5c : khi bị ép, nước sẽ thoát theo hướng lên lớp cát phía trên

3m

Đất đắp đất trồng trọt Đất yếu Cát

Cát Đất yếu

Cát

Đất sét Đất yếu

Cát

Hình 4.5 Các điều kiện địa chất công trình để dùng phương pháp gia tải nén trước không

dùng giếng thoát nước

3.4.3 Tính toán gia tải trước

Lựa chọn áp lực nén trước như sau :

+ Dùng áp lực nén trước bằng đúng tải trọng công trình sẽ xây dựng + Dùng áp lực nén trước lớn hơn tải trọng công trình (khoảng 20%) để tăng nhanh quá trình cố kết, không nên chọn quá lớn sẽ làm cho nền đất bị phá hoại

Độ lún dự tính của nền đất yếu dưới tác dụng của tải trọng nén trước được xác định theo công thức kinh nghiệm sau :

t

t S

t : thời gian nén trước;

1 1 t

t.t

1 2

S

t S t

t t S





ở đây, St1 và St2 là độ lún quan trắc ở thời điểm t1 và t2

3.4.4 Biện pháp thi công

Có hai cách gia tải nén trước :

- Chất tải trọng nén trước ngay trên mặt đất, tại vị trí sẽ xây móng, đợi một thời gian theo yêu cầu để độ lún ổn định, sau đó dỡ tải và đào hố thi công móng

- Có thể xây móng, sau đó chất tải lên móng cho lún đến ổn định, sau đó dỡ tải và xây các kết cấu bên trên

Lưu ý chất tải tăng dần theo từng cấp Mỗi cấp khoảng 15 – 20% tổng tải trọng Cần tiến hành theo dõi, quan trắc độ lún để xem độ lún có đạt yêu cầu không, nếu không đạt cần có biện pháp tích cực hơn để nước tiếp tục thoát ra

3.5 GIẾNG CÁT

3.5.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Giếng cát là một trong những biện pháp gia tải trước được sử dụng đối với các loại đất bùn, than bùn cũng như các loại đất dính bão hòa nước, có tính biến dạng lớn… khi xây dựng các công trình có kích thước và tải trọng lớn thay đổi theo thời gian như nền đường, sân bay, bản đáy các công trình thủy lợi…

Giếng cát có hai tác dụng chính :

- Giếng cát sẽ làm cho nước tự do trong lỗ rỗng thoát đi dưới tác dụng của gia tải vì vậy làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, làm cho công trình nhanh đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều

- Nếu khoảng cách giữa các giếng được chọn thích hợp thì nó còn có tác dụng làm tăng độ chặt của nền và do đó sức chịu tải của đất nền tăng lên

Những điểm giống và khác nhau giữa giếng cát và cọc cát :