Đánh giá điều kiện địa chất công trình và tính toán thiết kế móng cọc phục vụ xây dựng công trình dân dụng quận 2, thành phố hồ chí minh

Abt Diện tích phần Bê tông trong tiết diện ngang cọc As Diện tích phần cốt thép trong tiết diện ngang cọc Rb Cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ Rsc Cường độ tính toán củ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM

KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

LÊ NGUYỄN THÙY TRANG

ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM

KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 12 năm 2017

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khoa: ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

Bộ môn: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT

Họ và tên: LÊ NGUYỄN THÙY TRANG MSSV: 0250100102

1 Đầu đề đồ án: “ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC PHỤC VỤ XÂY DỰNG CÔNG

TRÌNH DÂN DỤNG QUẬN 2, TP HỒ CHÍ MINH”

2 Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung và số liệu ban đầu):

- Đánh giá đầy đủ điều kiện địa chất công trình của khu vực nhằm nắm rõ các đặc

tính địa chất công trình và các ảnh hưởng của nó

- Tính toán và thiết kế móng cọc cho công trình nhằm đảm bảo an toàn và ổn định

lâu dài

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 22/08/2017

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/12/2017

5 Họ và tên người hướng dẫn: 1 ThS Lê Thị Thùy Dương

Người hướng dẫn

Lê Thị Thùy Dương Nội dung và yêu cầu đã được thông qua bộ môn

Ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn

Thiềm Quốc Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô khoa Địa chất và Khoáng sản - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức cần thiết cho em về địa chất, về chuyên môn để em có thể vận dụng vào trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp của mình cũng như trong công việc sau này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Lê Thị Thùy Dương – người đã rất tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm bài đồ án tốt nghiệp Trong quá trình thực hiện, cô luôn giúp đỡ và tạo điều kiện để em có thể hiểu một cách sâu sắc về những vấn đề nghiên cứu trong đề tài

Bên cạnh đó, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp

Với vốn kiến thức còn hạn chế và kinh nghiệm chưa nhiều nên khó tránh khỏi những sai sót và hạn chế nhất định Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến từ phía quý thầy cô, để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

và công việc sau này

Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến tất cả các quý thầy cô có thật nhiều sức khỏe để có thể truyền đạt kiến thức cho thế hệ sinh viên sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lê Nguyễn Thùy Trang

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

TÓM TẮT 1

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 4

1.2 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 4

1.2.1 Đặc điểm địa lí tự nhiên 4

1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 6

1.2.3 Đặc điểm địa chất khu vực 7

1.3 TỔNG QUAN VỀ MÓNG 15

1.3.1 Khái niệm 15

1.3.2 Phân loại 15

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ THAM KHẢO TÀI LIỆU 19

2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 19

2.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU 19

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC 20

2.4.1 Các bước tính toán và thiết kế móng cọc 21

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 30

3.1.1 Địa hình – địa mạo 30

3.1.2 Cấu trúc địa chất 30

3.1.3 Tính chất cơ lí của đất đá 31

3.1.4 Địa chất thủy văn 37

3.1.5 Hiện tượng địa chất công trình động lực 38

3.1.6 Vật liệu xây dựng 39

3.1.7 Điều kiện khai thác thi công 39

3.1.8 Tác động đến môi trường 39

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH 39

3.2.1 Giới thiệu công trình 39

3.2.2 Tính toán và thiết kế 40

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

KẾT LUẬN 50

KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 52

Abt Diện tích phần Bê tông trong tiết diện ngang cọc

As Diện tích phần cốt thép trong tiết diện ngang cọc

Rb Cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ

Rsc Cường độ tính toán của cốt thép

γb2 Hệ số điều kiện làm việc của bê tông

Ab Diện tích tiết diện ngang cọc

E Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc

I Mô men quán tính tiết diện ngang cọc

γc Hệ số điều kiện làm việc

Rc,u Sức chịu tải cực hạn của cọc

qp Cường độ sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc

li Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i

OCR Tỷ số tiền cố kết

φai Góc ma sát trong, lực dính giữa đất và cọc trong lớp đất i

σ′v,z Ứng suất theo phương đứng do trọng lượng bản thân gây ra

Nc,d Trị tính toán tải trọng nén tác dụng lên cọc

γn Hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình

Ntt Tải trọng tính toán của công trình tác dụng lên móng

F Diện tích đáy đài

hđ Độ sâu đặt đáy đài

Pc Trọng lượng tính toán của cọc

Ngh Sức chịu tải giới hạn của móng

F’ Diện tích đáy móng tạo bởi đường nối mép ngoài của các biên

u’ Chu vi của móng có diện tích đáy F’

fi Ma sát thành đơn vị lớp đất thứ i có chiều dài li mà cọc xuyên qua

NMtt Trọng lượng tính toán của khối móng

φtb Góc ma sát trong trung bình

φi Góc ma sát trong của đất ở lớp i mà cọc đi qua

Hm Chiều dài làm việc của cọc

Gđài Trọng lượng của đài

Gđất Trọng lượng của các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc

Gcọc Trọng lượng của cọc

σtc Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước

RtcII Sức chịu tải cực hạn của nền dưới đáy móng quy ước

m1, m2 Hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình

Ktc Hệ số tin cậy phụ thuộc phương pháp xác định chỉ tiêu cơ lý của đất nền

c Lực dính của lớp đất tại đáy khối móng quy ước

Eoi Môđun tổng biến dạng của lớp đất thứ i

𝜎𝑔𝑙𝑡𝑏 Ứng suất gây lún trung bình trong lớp đất thứ i

S Độ lún tính toán

[S] Độ lún giới hạn

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 1 31

Bảng 3.2 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 2 32

Bảng 3.3 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 3 33

Bảng 3.4 Bảng chỉ tiêu cơ lí phụ lớp 3a 34

Bảng 3.5 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 4 35

Bảng 3.6 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 5 36

Bảng 3.7 Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 6 37

Bảng 3.8 Mực nước ổn định trong các hố khoan 38

Bảng 3.9 Thành phần hóa học mẫu nước 38

Bảng 3.10 Bảng tính tổng fsi.li 42

Bảng 3.11 Bảng tính fi.li 42

Bảng 3.12 Chiều sâu ảnh hưởng khi móng sử dụng cọc ép 46

Bảng 3.13 Tính lún của nền đất khi sử dụng cọc ép 47

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Vị trí công trình nghiên cứu (Nguồn: Google map) 5

Hình 1.2 Sơ đồ Địa chất khu vực quận 2 (Nguồn: Google) 12

Hình 1.3 Kết cấu đài cọc 16

Hình 2.1 Các thành phần chịu tải của cọc theo đất nền do chịu mũi và ma sát xung quanh 22

Hình 2.2 Biểu đồ xác định hệ số αp 23

Hình 2.3 Biểu đồ xác định hệ số fL 24

Hình 2.4 Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún 27

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí cọc của móng 44

Hình 3.3 Sơ đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún móng M1 48

TÓM TẮT

Điều kiện địa chất công trình là tổng hợp các yếu tố của môi trường địa chất có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác thiết kế, xây dựng, sử dụng công trình có xét đến các yếu tố quy mô và đặc tính kỹ thuật của công trình xây dựng Nếu điều kiện địa chất thuận lợi và phù hợp thì công trình sẽ được ổn định lâu dài, mang lại hiệu quả kinh tế

và kĩ thuật Do đó công tác đánh giá điều kiện địa chất công trình có ý nghĩa thực tiễn trong công tác xây dựng một công trình

Với điều kiện địa tầng tại khu vực nghiên cứu có lớp đất yếu dày khoảng 9.0m

và tải trọng công trình là 7500 kN cùng với các đặc tính cơ lí của các lớp đất tại công trình nghiên cứu, phương án móng cọc là phương án hợp lí nhất và kinh tế nhất

Trong bài đồ án này, điều kiện địa chất công trình tại khu vực nghiên cứu sẽ được thể hiện qua các yếu tố địa hình địa hình địa mạo, đặc điểm địa tầng, địa chất thủy văn, địa chất động lực công trình,… Và công tác tính toán thiết kế móng cọc với phương pháp ép cọc bê tông đúc sẵn sẽ được tính toán chi tiết dựa trên các tài liệu giáo trình và tiêu chuẩn hiện hành

Kết quả sau quá trình tính toán và thiết kế móng cọc với phương pháp ép cọc bê tông đúc sẵn với thông số cọc có tiết diện cọc 35x35 cm, dài 20m mũi cọc từa vào lớp

4, chiều sâu đặt đài là 2m, bê tông mác 300, cọc có thép dọc chịu lực 4 ∅16 AII, cốt đai ∅8 Số lượng cọc trong mỗi móng là 4 cọc và dộ lún 1.7cm thỏa giới hạn cho phép

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong những năm gần đây, kinh tế phát triển nhanh chóng kéo theo đó mức độ

đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu chỗ ở ngày càng cao Do đó trước khi tiến hành xây dựng một công trình, việc đánh giá điều kiện địa chất công trình tại khu vực xây dựng là vô cùng cần thiết, đặc biệt là quận 2 vì có nền đất tương đối yếu Bên cạnh đó, công tác tính toán và thiết kế móng cho công trình cũng là một vấn đề quan tâm; nhất là những nơi có lớp đất yếu tương đối dày như quận 2 thì giải pháp móng cọc được sử dụng phổ biến nhất vì có nhiều ưu điểm nổi bật như khả năng chịu tải lớn

và khắc phục, hạn chế được biến dạng lún một cách đáng kể Đề tài “ĐÁNH GIÁ

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC PHỤC VỤ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG QUẬN 2, TP HỒ CHÍ MINH” được thực hiện nhằm nghiên cứu và tính toán thiết kế móng cọc một

cách khả thi nhất

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Đánh giá điều kiện địa chất công trình của khu vực nhằm nắm rõ các đặc tính địa chất công trình và các ảnh hưởng của nó

- Tính toán và thiết kế móng cọc cho công trình nhằm đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài

3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, phân tích các ảnh hưởng của đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh

tế xã hội khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu các đặc điểm địa chất, địa hình - địa mạo, cấu trúc địa chất, tính chất cơ lý của đất đá, địa chất thủy văn, các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình tại khu vực nghiên cứu

- Tính toán và thiết kế móng cọc cho công trình dựa trên các cơ sở lí thuyết móng cọc trong tính toán

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của công trình được giới hạn tại Lô C33, Khu Villa Thủ Thiêm, Phường Thạnh Mỹ Lợi, quận 2, TP Hồ Chí Minh

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp thu thập tài liệu

- Phương pháp khảo sát thực địa

- Phương pháp phân tích và xử lí số liệu

- Phương pháp tính toán và thiết kế móng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng cọc gỗ đóng xuống sâu để gánh đỡ công trình có tải trọng lớn hoặc các lớp đất bên trên mặt không đủ khả năng chịu tải trực tiếp (chẳng hạn cọc được sử dụng để gánh đỡ các nhà ở trong vùng hồ Lucerne, các công trình nằm trong vùng Tân Guine) Trước năm 1936, phương pháp cấu tạo cọc nhồi bê tông vào những lỗ khoan trong nền đất được phát minh bởi kĩ sư Franki (người Ý) Đến cuối thế kỉ 20, kỉ lục về chiều sâu cọc nhồi là 125m dưới tòa tháp đôi ở thủ đô Kuala Lumpur

Trên thế giới, móng cọc bê tông ứng lực trước đã được áp dụng từ hơn 60 năm về trước nhưng ở Việt Nam chỉ khoảng 20 năm gần đây nó mới được phát triển và áp dụng rộng rãi Các nhà khoa học Nga đã có công rất lớn trong việc phát triển loại móng mới này về lý thuyết cũng như về kỹ thuật thi công Móng cọc bê tông ứng lực trước được phát triển gắn liền với tên tuổi các nhà khoa học Nga như K.X Xilin, N.M Glotov, V.I Karpinski

Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được nghiên cứu phát triển cách đây trên

100 năm xuất phát từ nhu cầu cải tạo sửa chữa các công trình kiến trúc cổ đại tại Italia

do kiến trúc sư P.Lizz phát minh và đưa vào ứng dụng Với lịch sử phát triển 100 năm cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã sử dụng rộng rãi trên thế giới (tại Italia, Mỹ, Đức, Trung Quốc ) với các ứng dụng khác nhau như xây dựng các công trình chen thành phố, cải tạo sửa chữa, phục hồi các công trình kiến trúc văn hóa

Hiện nay, móng cọc được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng

và công nghiệp, giao thông, thủy lợi… với rất nhiều chủng loại cọc khác nhau như cọc

gỗ, cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, cọc khoan nhồi,…

Đánh giá điều kiện địa chất công trình tại nước ta đã được tiến hành rất nhiều từ các công trình từ nhỏ đến lớn tiêu biểu như các công trình chung cư cao ốc, các tòa nhà văn phòng, các bến cảng như Cảng thủy nội địa tại Phú Mỹ, các trung tâm thương mại như Vincom, các ngân hàng, các nhà máy như nhà máy Bia Heniken,…

1.2 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.2.1 Đặc điểm địa lí tự nhiên

a Vị trí địa lí

Hình 1.1: Vị trí công trình nghiên cứu (Nguồn: Google map)

Công trình nghiên cứu tại Lô C33, Khu Villa Thủ Thiêm, phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh

Quận 2 nằm ở tọa độ địa lý 10°46’51” vĩ độ Bắc và 106°45’25” kinh độ Đông, với tổng diện tích là 49.74 km2, là một trong năm quận nằm ở phía Đông Bắc thành phố Hồ Chí Minh:

- Phía Bắc giáp quận Thủ Đức

- Phía Nam giáp sông Sài Gòn, ngăn cách với quận 7, sông Nhà Bè, ngăn cách với huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai

- Phía Tây theo thứ tự từ Bắc xuống Nam lần lượt ngăn cách với quận Bình Thạnh, quận 1 và quận 4 bởi sông Sài Gòn

- Phía Đông giáp quận 9

Quận 2 được chia thành 11 phường: An Khánh, An Lợi Đông, An Phú, Bình

An, Bình Khánh, Bình Trưng Đông, Bình Trưng Tây, Cát Lái, Thạnh Mỹ Lợi, Thảo Điền, Thủ Thiêm

b Địa hình

Địa hình quận 2 tương đối phức tạp, kênh rạch chiếm 24.7% so với tổng diện tích đất tự nhiên, phần lớn đất trũng thấp có độ cao trung bình từ 1.5 – 3.0m, độ dốc theo hướng Bắc Nam Các gò cao đáng chú ý là Bình Trưng cao từ 2.0 – 5.0m, gò Cát Lái cao từ 2.0 – 2.6 m Ở những vùng độ cao dưới 1.0 m bị ngập nước và tiêu rút nước theo chế độ thủy triều

c Khí hậu

Khí hậu Quận 2 mang những đặc điểm giống với khí hậu của thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, cũng như một số tỉnh Nam Bộ khác thành phố Hồ Chí Minh không có bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông; mà chỉ có 2 mùa là biến thể của mùa hè: mùa mưa – khô rõ rệt Nhiệt độ cao đều và mưa quanh năm (mùa khô ít mưa) Mùa mưa được bắt đầu từ tháng 5 tới tháng

11 (khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ cao mưa nhiều), còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau (khí hậu khô, nhiệt độ cao và mưa ít)

1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

a Kinh tế

Sự chuyển dịch đáng kể trong cơ cấu kinh tế quận 2 thể hiện qua ngành nông

nghiệp có giá trị thấp nhất và ngày càng giảm tỉ trọng

Trong khi đó, ngành công nghiệp với tỉ trọng ban đầu rất cao nhưng sau đó giảm dần Tuy nhiên, công nghiệp vẫn đóng vai trò chủ đạo trong kinh tế của quận 2

Ngành dịch vụ dù có tỉ trọng thấp hơn ngành công nghiệp nhưng có xu hướng tăng lên nhanh chóng sau 10 năm phát triển

Về chăn nuôi chủ yếu là chăn nuôi heo và gia cầm Ngoài ra còn có nuôi bò và nuôi trồng thủy sản nhưng không đáng kể Số hộ dân chăn nuôi heo ở tất cả các phường của quận, tập trung nhiều ở các phường An Lợi Đông, Bình Khánh, Cát Lái, An Khánh

c Y tế

Y tế là một trong những yếu tố quan trọng thể hiện chất lượng cuộc sống của người dân Toàn bộ quận 2 vào năm 2015 có 11 cơ sở y tế; trong đó có 2 bệnh viện, 1 trung tâm y tế dự phòng và 8 trạm y tế xã, phường Số lượng bác sĩ tăng liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh của người dân

d Giáo dục

Dựa theo số liệu thống kê năm 2015 Số trường mầm non của quận 2 là 41 trường, số giáo viên mẫu giáo là 599 người, số học sinh mẫu giáo là 8661 học sinh Số trường phổ thông là 20 trường, số giáo viên phổ thông là 944 người, số học sinh phổ thông là 19901

e Giao thông

Nằm ở vị trí chiến lược nên hệ thống giao thông quận 2 được xem huyết mạch của thành phố Với những tuyến đường quan trọng như: Đại lộ Đông Tây, Đại lộ Mai Chí Thọ, Xa lộ Hà Nội, Cao tốc Long Thành – Dầu Giây…; cùng với những công trình: cầu Sài Gòn, hầm Thủ Thiêm, cầu Thủ Thiêm, cầu Phú Mỹ, Tân Cảng, phà Cát Lái… quận 2 đã trở thành đầu mối giao thông quan trọng kết nối với quận Bình Thạnh, quận

1, quận 4, quận 7, quận 9, quận Thủ Đức trong thành phố; cũng như kết nối với tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa – Vũng Tàu và các tỉnh miền tây

1.2.3 Đặc điểm địa chất khu vực

a Địa tầng

Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu điều tra điều tra địa chất lập bản đồ Địa chất khoáng sản Tp Hồ Chí Minh tỷ lệ 1:50.000 (chủ biên Hà Quang Hải, Ma Công Cọ, 1987) của Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam, các nghiên cứu địa chất của các tác giả trong và ngoài nước, có thể kể tới một số tác giả như: E Saurin, H Fontaine, Hoàng Thị Thân, Tạ Trần Tấn, Trần Kim Thạch, Nguyễn Hữu Phước, Bùi Phú Mỹ, Nguyễn Xuân Bao, Lê Đức An, Huỳnh Trung, Nguyễn Tường Tri, Nguyễn Đức Tùng,… đồng thời kết hợp với việc quan sát thực địa cho thấy: khu vực nghiên cứu và vùng lân cận có mặt các phân vị địa chất theo thứ tự từ cổ đến trẻ như sau:

 Hệ Jura, thống giữa – Hệ tầng La Ngà (J2ln):

Các trầm tích La Ngà được biết đến lần đầu tiên vào năm 1978 trong công trình lập bản đồ địa chất phần phía Nam tỷ lệ 1:500.000 (Nguyễn Xuân Bo, Lê Đức An chủ biên), chúng được xác định và được đặt tên là hệ tầng Bản Đôn (J1-2bđ)

Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích La Nga chỉ được phát hiện trong các lỗ khoan sâu ở 250m ở Nhà Bè Thành phần thạch học gồm các đá trầm tích lục nguyên: cát kết, bột kết, sét kết màu xám xanh, xám đen, phân lớp mỏng, có chứa vôi Bề dày của hệ tầng đạt 600- 900m

 Hệ Jura, thống trên - Hệ Kreta, thống dưới - Hệ tầng Long Bình

(J3-K1lb):

Các thành tạo cuả hệ tầng Long Bình chỉ lộ ra trong phạm vi nhỏ hẹp ở Long Bình (Thủ Đức) và một khối nhỏ ở Giồng Chùa (Cần Giờ) Mặt cắt của hệ tầng được nghiên cứu qua các vết lộ, các tài liệu lỗ khoan (Hà Quang Hải – 1987, Ma Công Cọ - 1991) gồm 2 tập như sau:

Tập trên: gồm các đá cát bột kết, tuff màu nâu đỏ, đá phiến sét màu xám đen, có

chứa than và các di tích động thực vật: Pagrophyllum sp, Zamoles sp, … Chiều dày

của tập là 12 – 30m

Tập dưới: gồm các đá andesitobasalt, andesite, tuff dăm kết dung nham và vụng dung nham nằm bất chỉnh hợp lên các trầm tích La Ngà Chiều dày của tập khoảng 340m

Bề dày chung của các trầm tích hệ tầng Long Bình khoảng trên 350m

Bình (J3-K1lb) Phần trên: sét bột kết màu nâu, dày 0.5m Bề dày tập 3.8m

Tập giữa: cát bột kết màu xám, dày 7.6m

Tập trên: Sét bột kết màu xám, phân lớp mỏng, có chưa thực vật hóa than màu đen, dày 8.0m; bị phủ bất chỉnh hợp bởi các trầm tích hệ tầng Bà Miêu

Bề dày hệ tầng Bình Trưng ở LK.820 là 19.4m

Các mẫu đá ở tập trên (độ sâu 110- 116.7m) chứa phức hệ bào tử phấn hoa với

các dạng đặc trưng gồm: Microlepia sp, Schizae sp, Aneinia sp, Ginkgo sp, Piccea sp, Tsuga sp, Larix sp, Quarcus sp, Castanca sp, Castanopsis sp, Tilia sp, Alaria sp, Fagus sp, Alnus sp, Juglans sp, …

Nguyễn Đức Tùng xếp phức hệ bào tử phấn hoa trên có tuổi Miocene muộn (N1 bt)

 Hệ Neogene, thống Pliocene, phụ thống dưới – Hệ tầng Nhà Bè (N2 nb):

Các trầm tích hệ tầng Nhà Bè chỉ gặp trong các lỗ khoan sâu trên 200m Mặt cắt chi tiết được nghiên cứu tại LK.812 ở ấp Chợ Đệm, xã Tân Túc, huyện Bình chánh Các trầm tích hệ tầng Nhà Bè phân bố ở độ sâu 217 – 330m gồm 2 tập:

Tập dưới (330- 266.7m): gồm 5 lớp:

o Lớp 1: Cuội đa khoáng màu xám lục, phủ bất chỉnh hợp trên cát kết màu

đỏ hệ tầng Long Bình (J3-K1lb), dày 3.0m

o Lớp 2: Cát, sạn, cuội kết vôi màu xám, dày 1.5m

o Lớp 3: Bột kết, sét kết vôi màu xám, chứa phức hệ bào tử phấn hoa và tảo nước mặn, dày 2.3m

o Lớp 4: Cát kết vôi màu xám lục, xám xanh, dày 24m

o Lớp 5: Cuội kết vôi màu xám xanh, xen các lớp cát bột phân lớp mỏng, dày 12.5m

Nguyễn Đức tùng xếp phức hệ bào tử phấn hoa trên có tuổi Pliocene muộn (N2 nb)

Tảo nước mặn gồm: Cyclotella striata, C stylorum, Paralia sullata, Schuettia annulata, Coscinoidiacus sp, Thalassiosira nitzschioid, Nitzchia coconeiformis,

Coscinodiscus lineatus, Actinocyclus chrenbergii, Hemiaulus, Đào Thị Miên xác định tuổi Pliocene cho phức hệ tảo trên

Bề dày chung của các trầm tích hệ tầng Nhà Bè thay đổi từ 15m (LK.801) đến 113m (LK.812)

 Hệ Neogene, thống Pliocene, phụ thống trên – Hệ tầng Bà Miêu (N2 bm):

Các trầm tích hệ tầng Bà Miêu lộ ra rất hạn chế ở khu vực ấp Hàm Luông, Long Bình, Thủ Đức Mặt cắt chi tiết được nghiên cứu tại LK.812 ở ấp Chợ Đệm, xã Tân Túc, huyện Bình Chánh gồm 2 tập:

Tập dưới (217- 161m): Gồm 2 lớp: dưới là cát, sạn, sỏi, bột màu xám vàng, nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích hệ tầng Nhà Bè, dày 50m Trên là bột sét, ít cát mịn màu vàng, dày 6m Bề dày tập 56m

Tập trên (161- 120m): gồm 2 lớp: dưới là cát bột màu vàng, loang lổ, xen kẹp các lớp bột sét, cát mịn, dày 23.5m; trên là sét, bột, cát màu nâu đỏ, bị phong hóa mạnh tạo vỏ Laterits răn chắc, dày 17.5m; bị phủ bởi các trầm tích của hệ tầng Trảng Bom (aQ1 tb) Bề dày tập 41m

Bề dày chung của các trầm tích hệ tầng Bà Miêu tại LK.812 là 97m

 Hệ Đệ Tứ, thống Pleistocene, phụ thống dưới – Hệ tầng Trảng Bom (aQ1 tb):

Các trầm tích hệ tầng Trảng Bom không lộ ra ở khu vực nghiên cứu, chúng chỉ được nghiên cứu trong hầu hết các hố khoan, phân bố ở độ sâu 50- 100m từ trên xuống gồm 3 tập:

Tập dưới: sỏi, sạn, cát thạch anh, bộ sét màu xám vàng chứa mảnh thực vật hóa than màu đen, ở đáy tập là cuội thạch anh mài tròn tốt Bề dày từ 10- 15m, chúng phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Bà Miêu (N2 bm)

Tập giữa: cát bột màu xám trắng chưa sạn sỏi thạch anh Bề dày 10- 16m

Tập trên: sét bột, cát màu loang lổ, vàng nâu Bề dày thay đổi từ 5- 9m, bị phủ bất chỉnh hợp bởi các trầm tích của hệ tầng Thủ Đức

 Hệ Đệ Tứ - Pleistocene, phụ thống giữa trên – Hệ tầng Thủ Đức

(amQ12-3tđ):

Các trầm tích hệ tầng Thủ Đức lộ ra rất hạn chế ở khu vực Linh xuân, Thủ Đức Mặt cắt chi tiết được nghiên cứu tại LK.817 ở xã Linh Xuân, thủ Đức Các trầm tích

hệ tầng Thủ Đức phân bố từ độ sâu 27m đến bề mặt địa hình hiện tại gồm 2 tập:

Tập dưới: cát sạn sỏi màu vàng xen kẹp với các tập sét bột màu xám trắng, dày 14m

Tập trên: chủ yếu là cát thạch anh chứa sạn màu đỏ, bề dày 13m

Các trầm tích hệ tầng Thủ Đức nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích hệ tầng Trảng Bom Bề dày chung của hệ tầng 27m

 Hệ Đệ Tứ, thống Pleistocene, phụ thống trên – Hệ Tầng Củ Chi (amQ1 cc):

Các trầm tích của hệ tầng này phân bố khá rộng trong khu vực nghiên cứu Hệ tầng này được Lê Đức An xác lập lần đầu tiên vào năm 1982 Mặt cắt của hệ tầng gồm

 Hệ Đệ Tứ, thống Holocene, phụ thống dưới giữa – Hệ tầng Bình Chánh (amQ21-2bc):

Các trầm tích của hệ tầng này phân bố khá rộng trong khu vực nghiên cứu Hệ tầng này đã được Bùi Phú Mỹ (1968- 1970), Nguyễn Đức Tùng (1990- 1991) xác lập

có nguồn gốc sông biển hỗn hợp Thành phần gồm: sét pha màu xám trắng, xám vàng, xám xanh chứa nhiều tàn tích hữu cơ, đôi chỗ có chứa vỏ sò, hàu biển, các thấu kính cát pha màu vàng xám đen xen kẹp

Bề dày chung của hệ tầng thay đổi từ 5- 10m đến 20-30m

 Hệ Đệ Tứ, thống Holocene, phụ thống giữa trên – Hệ tầng Cần Giờ (amQ22-3cg):

Các trầm tích của hệ tầng này phân bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu Hệ tầng này đã được Bùi Phú Mỹ và Nguyễn Đức Tùng xác lập vào năm 1968- 1970 Đây

là kiểu trầm tích đa nguồn gốc: sông, sông – biển, biển, đầm lầy – sông, đầm lầy nhưng nguồn gốc sông biển hỗn hợp là chủ yếu

Thành phần gồm: sét, bột màu xám xanh, xám đen chứa nhiều than bùn và cát hạt mịn, đôi chỗ có chứa các thấu kính hoặc những lớp cát pha, sét pha Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 5m đến 8m

 Các trầm tích hiện đại:

Các trầm tích hiện đại phân bố dọc theo các sông rạch trong khu vực Thành phần gồm sét, bột, cát màu xám xanh, chứa thực vật đang phân hủy Bề dày thay đổi từ 2-3m, có nơi 4-5m

Hình 1.2 Sơ đồ Địa chất khu vực quận 2 (Nguồn: Google)

b Kiến tạo

Các nhà nghiên cứu (Trần Kim Thạch, Hứa Văn Hoàng, Nguyễn Trường Tri,

Tạ Hoàng Tinh, Lê Đức An, Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Văn Vân,…) đã phát

hoạ lại các hoạt động kiến tạo của khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận bằng cách kết hợp nhiều phương pháp như: giải đoán không ảnh, phân tích thạch học, nguồn gốc địa mạo và các phương pháp khác

Khu vực thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận: hoạt động kiến tạo cổ được phát hiện từ Mezozoi (MZ) và các hoạt động kiến tạo chủ yếu trong kỷ Đệ Tứ

Nhìn chung, vùng nghiên cứu cũng chịu ảnh hưởng của các hoạt động cổ và tân kiến tạo của khu vực

Bắt đầu từ cuối Triat (T3) đến đầu Kreta (K1), 1 chuyển động có tính chất toàn cầu (chuyển động Cimeri) còn để lại nhiều dấu vết ở khu vực Đông Nam bộ - theo Giáo sư Trần Kim Thạch, Hứa Văn Hoàng (1977) và 1 chuyển động phụ của nó trước

đó

Vào Triat muộn (T3) đã làm uốn nếp các trầm tích Mesozoi thành lập trước đó ở khu vực Bửu Long, Châu Thới Hoạt động này đã gây ra các đứt gãy và các hoạt động phun trào Một đới cà nát được tìm thấy ở Châu Thới có bề dày khoảng 0,5m

Sang đến Kreta, các hoạt động magma đã hình thành nên các thành tạo Andezit

ở dạng mạch cắt qua đá Dacit, hay ở dạng chảy tràn phủ trên mặt mà ngày nay đã bị trầm tích Pleistocene phủ lấp ở Biên Hoà Sau đó các mạch Rhyolit lại được thành tạo cắt ngang qua Dacit và Andezit thành tạo trước đó

Ở giai đoạn Kainozoi (Kz), các hoạt động kiến tạo thuộc giai đoạn chuyển động Hymalaya đã có biểu hiện rõ rệt và là giai đoạn có ảnh hưởng sâu sắc trong khu vực nghiên cứu (Trần Kim Thạch, Nguyễn Văn Vân – 1964) Các hoạt động này đã hình thành nên hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc – Đông Nam Đồng thời các đứt gãy có trước thuộc hệ thống Đông Bắc – Tây Nam hoạt động trở lại Sự hoạt động của 2 hệ thống đứt gãy này hình thành chuyển động phân dị khối tảng, tạo nên những vùng chênh lệch độ cao Các hoạt động này đã biến khu vực nghiên cứu và cả đồng bằng Đông Nam bộ thành 1 vùng trũng (võng Nam bộ) nhận vật liệu từ các nơi quanh đó tạo trầm tích Pleistocene, Holocen quan trọng dày hàng trăm mét

Vào đầu Holocen, 1 đợt biển tiến vào đất liền ở đồng bằng sông Cửu Long và

cả khu vực Đông Nam bộ, chứng tỏ hoạt động kiến tạo đã làm cho mặt đất sụp xuống

Ở Hà Tiên người ta ghi nhận 2 thềm biển 5m và 2m ghi dấu trên đá vôi, thềm 5m tương ứng với thời kì biển tiến cực đại Flandrien Những mảnh san hô để lại trên đá đã được xác định tuổi bằng phương pháp C14 có tới 45.000 ± 250 năm, thềm 2m có tuổi 2.500 năm Các giồng cát ở Cai Lậy, Sóc Trăng, Bến Tre là dấu vết của các bờ biển cổ

Trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, vùng phía nam Thủ Đức, nam Bình Chánh cách nay 4000 năm là các cửa sông (Trần Kim Thạch - 1981) Điều này được minh chứng bằng sự hiện diện của các giồng cát phía nam Nhơn Trạch, các vỏ hàu ở các xã Phú Lâm, Nhà Bè chứng tỏ cách nay 2000 năm biển còn hiện diện ở khu vực này

Các hoạt động kiến tạo, đặc biệt là tân kiến tạo đã tạo tiền đề cho sự tích tụ các vật liệu ở những vùng trũng và sự bào mòn ở những vùng cao Kết hợp các quá trình liên quan: quá trình phun trào các vật liệu từ dưới sâu, quá trình tích tụ, bào mòn các vật liệu… đã tạo nên hình thể đất đai hiện nay

c Lịch sử phát triển địa chất

Theo tài liệu “Báo cáo lập bản đồ địa chất công trình - địa chất thủy văn, tỷ lệ 1:50000 Thành phố Hồ Chí Minh” của Liên Đoàn Địa Chất Công Trình - Địa Chất Thủy Văn Miền Nam, lịch sử phát triển địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh được chia ra làm các giai đoạn sau:

Sau pha cuối cùng của giai đoạn hoạt hóa Mezozoi muộn, khu vực thành phố

Hồ Chí Minh bị nâng lên lâu dài, chịu quá trình phân hủy và bóc mòn bởi các hoạt động tân kiến tạo Giai đoạn đầu của thời kỳ tân kiến tạo, trong khi vùng trung tâm đồng bằng ở giữa sông Tiền và sông Hậu bị sụp lún và bị lấp đầy bởi các trầm tích Neogen dưới thì khu vực thành phố Hồ Chí Minh vẫn ở chế độ bóc mòn, phong hóa Cuối thời kỳ này các sông lớn như sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ Đông được hình thành dọc các đứt gãy đã hoạt động trở lại

Vào cuối Miocen khu vực thành phố Hồ Chí Minh bị lún chìm, ở một số thung lũng sông nói trên đã được lấp đầy bởi một lượng nhỏ trầm tích Miocen Sau đó, vùng được nâng lên chịu quá trình phong hóa một thời gian ngắn rồi bước vào giai đoạn hạ lún liên tục trong thời kỳ Pliocen Trong cả giai đoạn này, trầm tích thường là cát thô,

sạn, sỏi, cuội được lấp đầy ở phần dưới chứng tỏ trầm tích bị lắng đọng trong chế độ lục địa Phần trên mới xuất hiện các tướng châu thổ Trong suốt thời kỳ này, vùng đã

có tới 4 nhịp trầm tích thể hiện sự biến đổi của bề mặt địa hình từ giai đoạn trầm tích lục địa với trầm tích sông là chủ yếu, đến giai đoạn trầm tích trong điều kiện châu thổ

có sự tham gia của biển

Vào cuối Miocen muộn đầu Pleistocen, vùng được nâng lên và chịu quá trình phong hóa, bào mòn tạo nên vỏ phong hóa của các trầm tích Pleistocen Tiếp đó vào giai đoạn Pleistocen vùng lại bị sụp lún cùng với các pha biển tiến Pleistocen đạt cực đại trong thời kỳ Pleistocen muộn Thời kỳ này, vùng được trầm tích các vật liệu lục địa với tướng sông là chủ yếu, môi trường nước là nước nhạt Vào cuối Pleistocen dọc các thung lũng sông như sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ Đông mới chịu ảnh hưởng của nước biển Giai đoạn hình thành các trầm tích Pleistocen, các hoạt động tân kiến tạo kết hợp với quá trình ngoại sinh đã tạo nên các thềm bậc II, III, IV với các

độ cao tương ứng 5-15m, 24-35m, 40-75m

Ở giai đoạn này, vùng bước vào giai đoạn biển tiến, khởi đầu là cuối thời kỳ Holocen sớm, đạt cực đại vào Holocen giữa và muộn Với độ cao mực nước biển từ 4-5m, các trầm tích có nguồn gốc biển phát triển rộng rãi trên phạm vi toàn thành phố

Hồ Chí Minh Đặc biệt biển tiến vào đất liền theo hướng các sông lớn như sông Sài

Gòn, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ Đông gây hiện tượng nhiễm mặn

1.3 TỔNG QUAN VỀ MÓNG

1.3.1 Khái niệm

Móng là bộ phận chịu lực liên kết với kết cấu bên trên của công trình, tiếp nhận trực tiếp toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống và phân bố đều lên nền đất Móng đảm bảo công trình ổn định trong điều kiện làm việc bình thường và trong trạng thái giới hạn cho phép

1.3.2 Phân loại

a Móng nông

Móng được gọi là móng nông khi toàn bộ tải trọng công trình truyền qua móng được gánh đỡ bởi đất nền ở dưới đáy móng còn phần lực ma sát và lực dính của đất

xung quanh móng không đáng kể, có thể bỏ qua Ngoài ra, móng nông là loại móng đặt

ở độ sâu bé hơn 5 – 6 m và tỉ lệ giữa chiều sâu ngàm móng với chiều rộng móng nhỏ

hơn 2

b Móng sâu

Tải trọng công trình có thể truyền vào đất không những qua mặt đáy móng mà

cả qua mặt bên thông qua ma sát giữa đất với móng Móng sâu thông dụng và thường gặp là móng cọc

Móng cọc được sử dụng với công trình tương đối lớn, khi lớp đất tốt xuât hiện tương đối sâu, khi có yêu cầu cao về hạn chế biến dạng công trình

Móng cọc bao gồm các cọc liên kết với nhau bằng đài cọc

Cọc là các cấu kiện dạng thanh có nhiệm vụ truyền tải trọng công trình vào đất thông qua ma sát bên thành cọc và phản lực đầu mũi cọc

Đài cọc là cấu kiện dạng bản có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng từ công trình và phân phối lên các cọc theo những quy luật phụ thuộc vào độ cứng tương đối của đài

Hình 1.3 Kết cấu đài cọc

Phân loại cọc:

- Theo vật liệu làm cọc: cọc tre, tràm, gỗ; cọc thép; cọc bê tông cốt thép Cọc bê tông cốt thép được sử dụng phổ biến hơn cả nhờ khả năng cấu tạo hình dáng linh hoạt, sức chịu tải cao và dễ thi công cơ giới Trong hầu hết các công trình xây dựng ở Việt Nam, cọc bằng bê tông cốt thép các dạng là chủ yếu

- Theo đặc tính chịu lực: cọc chịu mũi, cọc ma sát

- Theo phương pháp thi công cọc: cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi

+ Cọc đóng và cọc ép là cọc được chế tạo sẵn trong nhà máy, đạt tiêu chuẩn về cường độ và khả năng chịu tải rồi mới đem ra hiện trường để thi công Cọc đóng và ép thường được sử dụng trong nhà dân dụng và công trình có tải trọng không lớn lắm ở tại Việt Nam

Ưu điểm:

 Giá thành rẻ so với các loại cọc khác

 Thi công nhanh chóng

 Dễ dàng kiểm tra chất lượng cọc do sản xuất cọc từ nhà máy

 Phương pháp thi công tương đối dễ dàng

 Không gây ảnh hưởng chấn động xung quanh (đối với cọc ép)

 Công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc ngoài hiện trường đơn giản

 Tận dụng ma sát xung quanh cọc và sức kháng của đất dưới mũi cọc

Khuyết điểm:

 Sức chịu tải không lớn do tiết diện và chiều dài cọc hạn chế

 Lượng cốt thép bố trí trong cọc tương đối lớn

 Gây chấn động xung quanh (đối với cọc đóng)

 Thi công gặp khó khăn khi đi qua các tầng laterit, lớp cát lớn, thời gian thi công lâu

+ Cọc khoan nhồi là cọc được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác Trong khoảng 5 năm gần đây, cọc khoan nhồi là lựa chọn chủ yếu cho các công trình cầu và nhà cao tầng, ở những nơi có nền địa chất phức tạp, các loại cọc đóng bằng búa, cọc ép không thực hiện được do chiều sâu cọc hạn chế, sức mang tải thấp

Ưu điểm:

 Sức chịu tải của cọc rất lớn, có thể đến hàng nghìn tấn, do vậy số lượng cọc cho mỗi móng ít

 Khi thi công không gây chấn động đáng kể cho các công trình lân cận

 Không gây tiếng ồn khi thi công

 Khi chịu tải đúng tâm thì có thể không cần đặt cốt thép

 Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng, địa chất phức tạp mà các loại cọc khác không thi công được

Khuyết điểm:

 Giá thành cao so với các loại cọc khác

 Ma sát xung quanh cọc sẽ giảm đi rất đáng kể do công nghệ khoan tạo lỗ

 Khi thi công, việc giữ ổn định thành vách hố khoan rất khó khăn

 Khi khoan để tạo lỗ cọc nhồi có đường kính lớn gần móng các công trình đang

sử dụng, nếu không có biện pháp chống vách đầy đủ thì có thể gây nguy hiểm cho công trình đang sử dụng

 Chất lượng cọc thường thấp do bê tông có độ sụt lớn, không được đầm chặt

 Khi đã thi công xong, nếu phát hiện khuyết tật của cọc thì việc xử lý sẽ rất khó khăn và tốn kém

 Khi cọc nhồi có đường kính lớn, có chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọc lớn sẽ làm tăng tải trọng xuống nền

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành tốt mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đồ án tốt nghiệp được tiến hành thực hiện các phương pháp nghiên cứu chính sau đây

2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ THAM KHẢO TÀI LIỆU

Thu thập và tham khảo tài liệu là phương pháp quan trọng trong công tác thực hiện đề tài nghiên cứu Dựa vào các tài liệu đã thu thập và tham khảo, sinh viên sẽ có cái nhìn toàn diện, có các thông tin và số liệu về đề tài nghiên cứu giúp công tác thực hiện đề tài đạt kết quả tốt

Cần thu thập và tham khảo các tài liệu:

 Các tài liệu điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu

 Các tài liệu địa chất của công trình nghiên cứu như mặt cắt địa chất, hình trụ

hố khoan, các kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường, … Bên cạnh đó, tham khảo các tài liệu địa chất, địa mạo, địa tầng và địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu

 Các giáo trình và tài liệu chuyên ngành như: Giáo trình nền và móng, Hướng dẫn đồ án nền và móng, Cơ học đất, …

 Các tiêu chuẩn thiết kế móng, tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình được

áp dụng hiện hành

2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA

Phương pháp khảo sát thực địa giúp sinh viên có cái nhìn thực tế về địa điểm nghiên cứu thông qua các yếu tố địa hình, địa mạo, tình hình dân cư, giao thông và mức độ thuận lợi khi tiến hành công tác khảo sát và thi công

Thực hiện các công tác khảo sát thực địa như:

 Xác định chính xác vị trí công trình

 Khảo sát địa hình khái quát tại hiện trường

 Quan sát tình hình dân cư, giao thông và các yếu tố ảnh hưởng đến công tác khảo sát và thi công

 Tiến hành ghi chép kết quả khảo sát vào sổ nhật kí

2.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU

Phương pháp tổng hợp và xử lí số liệu được thực hiện nhằm mục đích đưa ra

các số liệu chính xác giúp đề tài nghiên cứu được thực hiện hiệu quả nhất

Dựa vào các tài liệu thu thập được thông qua quá trình thu thập cùng các kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường, tiến hành tổng hợp các số liệu dựa trên các

cơ sở đánh giá và tính toán công trình nhằm phản ánh đúng đắn điều kiện địa chất công trình và điều kiện địa chất khu vực Từ đó, thông qua các số liệu đã tổng hợp và

xử lí tiến hành tính toán thiết kế móng dựa theo cở sở lí thuyết và các tiêu chuẩn tính toán hiện hành

Sử dụng các phần mềm tin học giúp công tác tính toán và thiết kế được chuẩn xác và chi tiết hơn thông qua các phần mềm Word, Excel, AutoCad 2007

- Phần mềm AutoCad 2007 được thực hiện trong công tác vẽ các hình trụ lỗ khoan, mặt cắt địa chất, các cột địa tầng ngoài ra còn được sử dụng để thể hiện sự bố trí của các cọc trong móng, các sơ đồ ứng suất giúp cho đồ án tốt nghiệp được hoàn thiện hơn

- Phần mềm Excel được sử dụng cho công tác tổng hợp các số liệu thu thập một cách chính xác Bên cạnh đó, excel còn được dùng trong công tác tính toán và kiểm tra kết quả thông qua các hàm có sẵn trong phần mềm

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Dựa vào các số liệu địa chất đã thu thập và tổng hợp cùng các thông số đầu vào

về tải trọng công trình thực tế, tiến hành tính toán và thiết kế móng dựa trên cơ sở lí thuyết và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành

Khi tính toán và thiết kế móng cọc, tiến hành theo trình tự sau:

- Đánh giá điều kiện địa chất công trình;

- Xác định tải trọng tác dụng xuống móng;

- Chọn độ sâu đặt đế đài;

- Chọn loại cọc, chiều dài, kích thước, tiết diện và phương pháp thi công;

- Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu và đất nền;

- Xác định số lượng cọc và bố trí cọc

- Kiểm tra cọc;

- Kiểm tra lún móng cọc

2.4.1 Các bước tính toán và thiết kế móng cọc

a Sức chịu tải của cọc

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo công thức sau:

Abt: Diện tích phần Bê tông trong tiết diện ngang cọc, (Abt = Ab – As);

As: Diện tích phần cốt thép trong tiết diện ngang cọc;

Rb: Cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ, theo phụ lục 1;

Rsc: Cường độ tính toán của cốt thép, theo phụ lục 2;

γb2 = 1.0 - hệ số điều kiện làm việc của bê tông (mục 5.1.2.3 - TCVN 5574: 2012);

Ab: Diện tích tiết diện ngang cọc;

φ: Hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh và được tính theo công thức:

k: hệ số tỷ lệ (tra bảng A1, trang 72 TCVN 10304:2014), khi cọc qua nhiều lớp đất thì tính k tương đương

k = ∑(ki×li)

E: mô đun đàn hồi của vật liệu cọc

I: mô men quán tính tiết diện ngang cọc

γc: hệ số điều kiện làm việc (đối với cọc không độc lập γc = 1)

Sức chịu tải cực hạn của cọc Rc,u gồm tổng sức chống cắt cực hạn giữa đất và vật liệu làm cọc ở mặt bên của cọc Qs với sức chống đỡ cực hạn của đất ở mũi cọc Qp:

u: Chu vi tiết diện ngang cọc;

Ab: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc;

qp: Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc;

li: Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

fi: Cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc (Phụ lục G.2.2, TCVN 10304:2014)

fi = (1 − sinφ′i)√OCRi σ′v,z tanδi+ ci (2.10)

φai, góc ma sát trong, lực dính giữa đất và cọc trong lớp đất i

Đối với cọc bê tông cốt thép

φ′i = φi, δ𝑖 = φi

φi, ci – thông số sức chống cắt lớp i σ′v,z - ứng suất theo phương đứng do trọng lượng bản thân gây ra tại vị trí cần tính

Tính theo công thức viện kiến trúc Nhật Bản (1988)

Rc,u = qbAb+ u ∑(fc,ilc,i+fs,ils,i) (2.11) Trong đó:

𝑞𝑏= 300Np: Cường độ sức kháng đất dưới mũi cọc cho cọc đóng (ép) theo TCVN 10304 Với Np là chỉ số SPT trung bình dưới mũi cọc khoảng 1d phía dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc

Hình 2.3 Biểu đồ xác định hệ số f L

Nc,d : trị tính toán tải trọng nén tác dụng lên cọc

γ0: hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1 đối với cọc đơn và lấy bằng 1.15 trong móng nhiều cọc

γn: hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2, 1.15, 1.1 tương

ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II, III

c Chọn số lượng cọc và bố trí cọc [4]

 Xác định sơ bộ số lượng cọc trong móng

d Kiểm tra lực tác dụng lên cọc [10]

 Xác định lực truyền xuống cọc khi móng chịu tải đúng tâm:

F: Diện tích đáy đài;

hđ: Độ sâu đặt đáy đài;

γtb: Trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài lấy giá trị bằng

e Kiểm tra nền móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ nhất [10]

Sức chịu tải giới hạn của móng

Ngh = RghF′+ u′∑ fili (2.19) Trong đó:

F’: Diện tích đáy móng tạo bởi đường nối mép ngoài của các biên

u’: Chu vi của móng có diện tích đáy F’

fi: Ma sát thành đơn vị lớp đất thứ i có chiều dài li mà cọc xuyên qua

Để nền được ổn định thì phải có:

Với NMtt: Trọng lượng tính toán của khối móng có diện tích đáy F’ và có chiều cao từ chân cọc đến cốt nền

f Kiểm tra nền móng theo theo trạng thái giới hạn thứ 2 [4]

 Xác định khối móng quy ước

Độ lún chung của móng cọc thường được tính toán dự báo trên cơ sở coi móng cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và đất giữa các cọc, một phần đất xung quanh hàng cọc ngoài cùng với đáy móng ở độ sâu mũi cọc

Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh, tải trọng của móng được truyền trên diện tích rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng

φi: góc ma sát trong của đất ở lớp i mà cọc đi qua;

hi: chiều dài đọan cọc qua lớp i mà cọc đi qua

Kích thước đáy khối móng quy ước

Với Hm là chiều dài làm việc của cọc;

L, B: kích thước theo 2 hướng của hình bao ngoài của các hàng cọc biên

Hình 2.4 Biểu đồ ứng suất bản thân và ứng suất gây lún

Xác định trọng lượng của khối móng quy ước

Trong đó

Gđài: Trọng lượng của đài

Gđất: Trọng lượng của các lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc

m1, m2: Hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình Lấy theo phụ lục 9;

Ktc: Hệ số tin cậy phụ thuộc phương pháp xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nền;

Ktc 1,0 khi các chỉ tiêu cơ lý được xác định bằng thí nghiệm trực tiếp đối với đất;

Ktc 1,1 khi các chỉ tiêu cơ lý được xác định gián tiếp bằng các bảng tra theo quy phạm;

A, B, D: Các hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong  của đất, tra theo phụ lục 4

BM: Bề rộng của đáy móng, m

HM: Chiều sâu chôn móng, m

γ: Dung trọng tự nhiên (xét đến lực đẩy nổi) của lớp đất nằm dưới khối móng quy ước

γ’: Dung trọng tự nhiên trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng

c: lực dính của lớp đất tại đáy khối móng quy ước

Kiểm tra điều kiện

σtc < RIItc

 Tính lún cho khối móng quy ước

Khối móng qui ước là một khối lập phương có đáy là BM x LM và chiều cao là HM Ta tính lún cho móng cọc như tính lún cho móng nông Móng nông này là khối móng qui ước ABCD đặt tại độ sâu HM

Để tính lún, ta cần xác định và vẽ các biểu đồ σz hay σgl (áp lực do tải trọng công trình và khối móng qui ước gây nên) và σbt (áp lực do các lớp đất gây nên còn gọi là áp lực bản thân)

Chiều sâu chịu nén cực hạn Ha kết thúc có σgl ≤ 0.2σbt

σgl tính theo công thức:

Trong đó:

K0: hệ số góc tại tâm tiết diện, tra phụ lục 8

σbt được tính theo công thức:

Trong đó:

γi: dung trọng thiên nhiên của lớp đất i

hi: chiều dày của lớp đất i

Nếu lớp đất nằm dưới mực nước ngầm thì phải tính γđn (γđẩy nổi)