Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu tân thuận 2 tp hồ chí minh được xử lý bằng hệ cọc bê tông cốt thép; hệ thống giếng cát gia tải trước

Phương án xử lý với nền đường chính dẫn vào cầu được đắp trên một sàn bê tông cốt thép đặt trên một hệ thống móng cọc BTCT đóng xuyên qua lớp đất yếu, tựa trên đất cứng.. Mục đích ,ý ngh

LỮ ĐÌNH VŨ

ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU

TÂN THUẬN 2 – TP.HCM ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊ

TÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC

MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 12 NĂM 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS CHÂU NGỌC ẨN

Cán bộ chấm nhận xét 1: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 2: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 06 tháng 09 năm 2003

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN XUÂN THỌ

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 200

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên : LỮ ĐÌNH VŨ Phái : Nam

Ngày,tháng,năm sinh : 03/11/1980 Nơi sinh : Quảng Ngãi Chuyên ngành :Cầu,tuynen và các công trình khác Mã số : 2.15.10 xây dựng trên đường ô tô và đường sắt

Khóa 14 (2003-2005)

I TÊN ĐỀ TÀI :

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN 2 – TP.HCM ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nhiệm vụ:

Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu Tân Thuận 2 – Tp.HCM được xử lý bằng hệ cọc bêtông cốt thép ; hệ thống giếng cát gia tải trước

2 Nội dung:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan về đất yếu và những biện pháp xử lý nền đường vào

cầu được đắp cao

Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán cọc bêtông cốt thép và giếng cát gia tải

trước dưới nền đường được đắp cao

Chương 4: Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu Tân Thuận 2 –

Tp.HCM

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : …………/…………/ 2005

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : …………/…………/ 2005

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN XUÂN THỌ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS TRẦN XUÂN THỌ TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2005

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Lời cảm ơn

Sau hơn 2 năm, khoảng thời gian mà tôi theo học cao học ngành xây dựng Cầu,tuynen và các công trình khác xây dựng trên đường ô tô và đường sắt tại Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Hôm nay tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, luận án tốt nghiệp của tôi được hoàn thành ngoài sự nổ lực của bản thân còn nhận được sự giúp đỡ của nhiều người Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người đã giúp tôi hoàn thành luận án tốt nghiệp này

Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy Tiến sĩ Trần Xuân Thọ, người

trực tiếp hướng dẫn tôi bước vào con đường nghiên cứu khoa học, giúp tôi định hướng được mục tiêu và phương hướng nghiên cứu Tôi đã nhận được từ thầy sự hướng dẫn tận tình và nhiều lời góp ý kiến rất cần thiết để hoàn thành luận án này

Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô trong bộ môn Cầu Đường, những người đã tận tâm truyền đạt kiến thức cho tôi trong hơn 2 năm qua

Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng đào tạo sau

Con xin chân thành cảm ơn bố mẹ và gia đình đã động viên và giúp đỡ con trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này

Cảm ơn các anh chị, bạn bè và các đồng nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình làm luận văn này

Cảm ơn công ty Kiểm Định Xây Dựng Sài Gòn đã hỗ trợ giúp đỡ trong quá trình làm luận văn

TÊN ĐỀ TÀI :

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU TÂN THUẬN 2 – TP.HCM ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HỆ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ; HỆ THỐNG GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC

TÓM TẮT:

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế của cả nước, với đà phát triển kinh tế của thành phố việc phát triển mạng lưới giao thông là điều tất yếu Hiện nay, có rất nhiều công trình cầu đã, đang và sẽ được xây dựng ở khu vực TP.HCM, là khu vực mà đất nền rất yếu Trong đó vấn đề xử lý nền đất yếu của đường vào cầu được đắp cao là một vấn đề phức tạp

Trong nội dung luận án này, tác giả chọn nghiên cứu một phương án xử lý nền đất yếu đường vào cầu đang được áp dụng tại công trình cầu Tân Thuận 2, Quận 7 – Tp.HCM Phương án xử lý với nền đường chính dẫn vào cầu được đắp trên một sàn bê tông cốt thép đặt trên một hệ thống móng cọc BTCT đóng xuyên qua lớp đất yếu, tựa trên đất cứng Và nền đất yếu của đường hai bên hông cầu được xử lý bằng hệ thống giếng cát gia tải trước Qua luận án này tác giả nghiên cứu ứng xử giữa nền đất được xử lý bằng giếng cát với nền đất được xử lý bằng hệ cọc BTCT theo từng giai đoạn thi công, từ đó kiến nghị phương án thi công hợp lý

Ổn định và biến dạng của nền đã được xử lí kết hợp hệ bản sàn bê tông cốt thép – tường chắn – cọc bê tông cốt thép – giếng cát được nghiên cứu bằng phần tử hữu hạn để mô phỏng trong suốt quá trình thi công và ổn định lâu dài của công trình

Ngoài ra tác giả nghiên cứu các phương pháp tính khác nhau, so sánh kết quả tính toán với số liệu quan trắc thực tế, từ đó kiến nghị phương pháp tính toán hợp lý

STUDY OF A ACCESS - HIGH EMBANKMENT ROAD TO THE TAN THUAN 2 BRIDGE TREATED BY REINFORCED CONCRETE PILES;

VERTICAL SANDY DRAINS

ABSTRACT:

Ho Chi Minh city is the economic center of whole nation, with the development of economic of the city so the development of transport system is essential So far, there are many bridge projects which have been built, and will build in HCMC where soil is very weak To built access - high embankment road

to the bridge over soft soil is a complicative issue

In this thesis, the author studies a method to solve the problem of stability and deformation of access - high embankment road that are applying in Tan Thuan 2 bridge, Dist 7, HCMC The main road foundation is put on reinforced concrete plate over the reinforced concrete piles – through soft soil And soft soil

of bridge two - side road is treated by vertical sandy drains Through this thesis, the behaviors of soft soil foundation improved by vertical sandy drains and foundation that solved by reinforced concrete piles are analysed in every stage

of process Proper methods of construction will be suggested

Stability and deformation of the embankments treated by the system of reinforced concrete plate - retaining walls – reinforced concrete piles – vertical sandy drains are studied using finite element method to simulate the problem during its construction and operation

Besides, author studies different method of caculating, having compared the analysed and measured results, the proper method of caculating will be proposed

Giới thiệu

1.1 Vấn đề tồn tại 1

1.2 Mục đích, ý nghĩa của luận văn 1

1.3 Nội dung của luận văn 1

Chương 2 Tổng quan về đất yếu và những biện pháp xử lý nền đường vào cầu được đắp cao 2.1 Đất yếu và các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu 3

2.1.1 Khái niệm về đất yếu .3

2.1.2 Các yêu cầu khi thiết kế nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu 4 2.1.2.1 Chiều cao của đường trên nền đất yếu 4

2.1.2.2 Độ dốc của nền đường trên đất yếu 7

2.1.3 Các vấn đề về ổn định 9

2.1.4 Các vấn đề về biến dạng 10

2.1.5 Các vấn đề ảnh hưởng của nền đắp cao đến mố trụ cầu công trình 11

2.2 Những biện pháp thông dụng để xử lý nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu hiện nay 12

2.2.1 Đào và thay lớp đất yếu bằng đất tốt được đầm chặt kết hợp vải địa kỹ thuật 12

2.2.2 Giếng cát gia tải trước 15

2.2.3 Bấc thấm (gia tải,bơm hút) 18

2.2.4 Cọc vật liệu rời (cột balat) 19

2.2.5 Cọc đất trộn xi măng hoặc vôi 20

2.2.6 Phụn xịt vữa ximăng 21

2.2.7 Giải pháp cọc cừ tràm đóng đứng 21

2.2.9 Móng cọc bêtông cốt thép (BTCT) 24

Nhận xét 25

Chương 3 Cơ sở lý thuyết tính toán móng cọc bêtông cốt thép và giếng cát gia tải trước dưới nền đường được đắp cao 3.1 Phương pháp tính toán nền đắp cao trên hệ móng cọc bêtông cốt thép 26 3.1.1 Cọc chịu tải trọng đứng 27

3.1.1.1 Định nghĩa cọc 27

3.1.1.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu 28

3.1.1.3 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền 29

3.1.2.1 Đặc điểm ứng xử cọc chịu tải ngang theo Broms 50

3.1.2.2 Sức chịu tải ngang của cọc trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 51

3.1.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng 54

3.1.4 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc 55

3.1.5 Kiểm tra ổn định của đất nền dưới mũi cọc 55

3.1.6 Tính lún một cọc riêng lẻ 56

3.1.7 Kiểm tra độ lún của móng cọc 57

3.2 Phương pháp tính toán nền đắp cao được xử lý bằng hệ thống giếng cát gia tải trước 57

3.2.1 Đặc điểm và phạm vi áp dụng 57

3.2.2 Trình tự tính toán và thiết kế giếng cát 58

3.2.2.1 Cấu tạo lớp đệm cát ở trên mặt giếng cát 58

3.2.2.2 Xác định khoảng cách giữa các giếng cát 59

3.2.2.3 Tính toán áp lực nước trong lỗ rỗng, độ lún theo thời gian và mức độ cố kết của nền đất 59

3.2.2.4 Xác định độ lún cuối cùng của nền đất trong đó dùng giếng cát 63

3.3 Phương pháp tính toán bằng phần tử hữu hạn (PTHH) 64

3.3.1 Giới thiệu chung 64

3.3.2 Mô hình phần tử PTHH 66

3.3.3 Lý Thuyết Biến Dạng 68

3.3.4 Lý thuyết cố kết 69

3.4 Phương pháp quan trắc biến dạng nền 70

3.4.1 Kiểm tra việc xây dựng nền đắp 70

3.4.2 Kiểm tra trạng thái của công trình đã làm xong 71

Chương 4 Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu Tân Thuận 2 –Tp.HCM 4.1 Mô tả công trình 72

4.2 Địa chất công trình 75

4.3 Kết quả tính toán 78

4.3.1 Kết quả tính toán bằng phương pháp giải tích 78

4.3.1.1 Tính sức chịu tải của cọc 78

4.3.1.2 Tính lún cho nền đất với tải trọng là khối lượng đất đắp 79

4.3.1.3 Dự tính độ lún cố kết của đất nền khi sử dụng giếng cát kết hợp gia tải trước 80

4.3.2 Kết quả tính toán bằng phương pháp FEM 84

4.3.3 Kết quả quan trắc lún hiện trường 103

4.4 So sánh kết quả 105

5.1.1 Về giải pháp sử dụng giếng cát kết hợp gia tải trước và hệ cọc BTCT

để xử lý nền đất yếu đầu cầu 110

5.1.2 Về phương pháp tính toán cho công trình 111

5.2 Kết luận 112

5.3 Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp 112 Tài liệu tham khảo

Tóm tắt lý lịch trích ngang

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU

1.1 Vấn đề tồn tại :

Hiện nay để kịp với tốc độ phát triển kinh tế xã hội của Thành phố, nhà nước đã đầu tư khá lớn vào phát triển cơ sở hạ tầng, trong đó nhiều cây cầu lớn đã và đang được xây dựng Đa số các cầu này được xây dựng trên nền đất yếu , với địa chất phức tạp Một vấn đề cần phải quan tâm là phần lớn các đường vào cầu đều đắp cao trên nền đất yếu, nên việc xử lý nền đường là rất quan trọng

Từ những bài học thực tiễn như phá hoại do lún của công trình cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh, Q.Bình Thạnh, TP.HCM, cho chúng ta thấy từ giai đoạn thiết kế các biện pháp xử lý nền đường vào cầu là rất quan trọng, nếu không tính toán xử lý đúng để đảm bảo sự ổn định của nền đường sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng

1.2 Mục đích ,ý nghĩa của luận văn :

Tên đề tài là :“ Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu Tân Thuận 2

– Tp.HCM được xử lý bằng hệ cọc bêtông cốt thép và hệ thống giếng cát gia tải trước”, mục đích của luận văn là:

- Phân tích ổn định và biến dạng theo quá trình thi công của nền đất yếu dưới nền đường vào cầu được xử lý bằng hệ cọc bêtông cốt thép và hệ thống giếng cát gia tải trước

- Phân tích ổn định và biến dạng tổng thể của nền đất yếu dưới nền đường vào cầu được xử lý bằng hệ cọc bêtông cốt thép và hệ thống giếng cát gia tải trước

- So sánh kết quả tính toán với các số liệu quan trắc từ thực tế, từ đó có thể rút ra được mức độ chính xác của kết quả nghiên cứu Dự báo quá trình biến dạng xảy ra đối với nền đường đắp cao và những công trình tương tự

có thể thực hiện được thông qua nghiên cứu này

1.3 Nội dung của luận văn :

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan về đất yếu và những biện pháp xử lý nền đường vào

cầu được đắp cao

- 2.1 Đất yếu và các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu

- 2.2 Những biện pháp thông dụng để xử lý nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu hiện nay

Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán móng cọc bêtông cốt thép và giếng cát

gia tải trước dưới nền đường được đắp cao

- 3.1 Phương pháp tính toán nền đắp cao trên hệ móng cọc bê tông cốt thép

- 3.2 Phương pháp tính toán nền đắp cao được xử lý bằng hệ thống giếng cát gia tải trước

- 3.3 Phương pháp tính toán bằng phần tử hữu hạn

- 3.4 Phương pháp quan trắc biến dạng nền

Chương 4: Phân tích ứng xử và tính toán nền đường vào cầu Tân Thuận 2 –

Tp.HCM

- 4.1 Mô tả công trình

- 4.2 Địa chất công trình

- 4.3 Kết quả tính toán

- 4.4 So sánh kết quả

- 4.5 Phân tích và nhận xét kết quả tính toán

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

- 5.1 Nhận xét

- 5.2 Kết luận

- 5.3 Kiến nghị

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ NHỮNG BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN

ĐƯỜNG VÀO CẦU ĐƯỢC ĐẮP CAO

2.1 Đất yếu và các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu

2.1.1 Khái niệm về đất yếu

môđun biến dạng nhỏ, sức chống cắt bé…Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được

Đất yếu là các vật liệu mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể chia thành ba loại: đất sét hoặc đất sét pha cát lẫn bụi mềm, có hoặc không có chất hữu cơ; than bùn hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn

Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các điều kiện thuỷ lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao hồ v.v… Trong các loại này đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy,hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1,5, đất sét

Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn va đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát triển, thối rửa và phân huỷ, tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn với trầm tích khoáng vật Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 – 80%

Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W= 85 – 95% và có thể lên tới vài trăm phần trăm Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất

Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của chúng: Hàm lượng hữu cơ từ 20 – 30%: đất nhiễm than bùn

Hàm lượng hữu cơ từ 30 – 60%: đất than bùn

Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn

2.1.2 Các yêu cầu khi thiết kế nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu

1 Nền đắp trên đất yếu phải bảo đảm ổn định, không bị lún trồi hay trượt sâu trong quá trình thi công đắp nền và trong quá trình khai thác sử dụng sau này Nói khác đi là phải tránh gây ra sự phá hoại trong nền đất yếu trong và sau khi thi công làm hư hỏng nền đắp cũng như các công trình xung quanh, tức là phải bảo đảm cho nền đường luôn ổn định

Theo “Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN

pháp phân mảnh cổ điển của nền đường xây dựng theo từng giai đoạn

2 Phải tính chính xác độ lún Khi độ lún lớn mà không xem xét ngay từ khi bắt đầu xây dựng thì có thể làm nền đắp biến dạng nhiều, không đáp ứng được yêu cầu sử dụng

Ngoài ra khi nền đường lún có thể phát sinh các lực đẩy lớn làm hư hỏng các kết cấu chôn trong đất ở xung quanh ( các mố cọc, cọc ván)

Yêu cầu phải tính được độ lún tổng cộng kể từ khi bắt đầu đắp nền đường đến khi lún kết thúc để xác định chiều cao phòng lún và chiều rộng bệ phản áp phải đắp thêm ở hai bên nền đường

Phần độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường sau khi hoàn thành công trình nền mặt đường đoạn gần mố cầu trên nền đất yếu được cho phép như sau:

+ Đường cao tốc và đường cấp 80 : ≤ 10cm

+ Đường cấp 60 trở xuống có lớp mặt cấp cao : ≤ 20cm

2.1.2.1 Chiều cao của đường trên nền đất yếu

a) Chiều cao tối thiểu (H min ) của nền đường:

Những vùng đất yếu, mặt đất thường bị ngập nước hay nước thấm do hiện tượng mao dẫn theo mùa hoặc quanh năm Vùng này bị ảnh hưởng của nước thuỷ triều xâm nhập theo chế độ nhật triều hay bán nhật triều Do đó, nền đường phải có chiều cao tối thiểu để đảm bảo cho nước không ảnh hưởng đến chiều dày vùng hoạt động của nền đường Từ đó, chiều dày vùng hoạt động này sẽ có chế độ thuỷ nhiệt, độ bền và độ biến dạng tương đối ổn định Chiều cao tối thiểu, tính từ mức nước động thường xuyên hoặc mức nước thuỷ triều cao nhất trong ngày hoặc mức nước ngầm ổn định trong mùa mưa đến đáy đường xác định theo biểu thức :

trong đó: Hmao dẫn– chiều cao mực nước mao dẫn của đất

Chiều cao mao dẫn phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của đất Căn cứ vào lý thuyết về mao dẫn cơ học đất kết hợp với nghiên cứu thí nghiệm có thể xác định tương đối chính xác chiều cao mao dẫn cho từng loại đất cụ thể có độ ẩm và độ chặt nhất định ở trong nền đường Trong trường hợp tính toán gần đúng và thiết kế sơ bộ có thể thao khảo các số liệu sau về chiều cao mao dẫn :

0,3 – 0,5 m : đối với đất sét và sét pha nén chặt;

0,2 – 0,4 m : đối với cát pha;

0,5 – 0,8 m : đối với cát pha bột và sét pha bột;

0,1 – 0,3 m : đối với cát pha nhẹ, cát vừa, cát nhỏ

cơ sở bảo đảm các điều kiện:

Hình 2.1: Sơ đồ xác định chiều dày vùng hoạt động Ha

- Đất nền đường không bị phá hoại do tác dụng của các ứng suất cắt do các tải trọng ngoài tiếp tuyến và pháp tuyến với diện chịu tải gây ra Điều kiện xác

τfW(Z) = Στzx (2.2)

Căn cứ vào điều kiện (2.2) theo chiều sâu Z (tính từ mặt nền đường) ở đâu có

nhất để sức chống cắt của đất nền đường tăng lên cho đến khi đạt được điều kiện τfW(Z) ≥ Στzx

- Đất nền đường không bị nén chặt thêm dưới tác dụng của ứng suất nén do tải trọng bản thân của đất và tải trọng ngoài

σnc = σz + γ Z (2.3)

trong đó: σnc – áp lực nén tương ứng với hệ số rỗng εnc của đất nền đường đã

e = f(p);

đắp nền đường

Bảng 2.1 : Trường hợp thiết kế sơ bộ và tính toán gần đúng chiều cao tối

thiểu nền đất đắp

Loại đất đắp nền đường Chiều cao tối thiểu nền đắp H min (m)

Cát vừa, cát nhỏ, cát pha nhẹ

Cát bột, cát pha nhẹ

Cát pha bột, sét pha bột

Sét pha, sét pha nặng, sét, sét mỡ

0,5 0,7 1,2 ÷ 1,8 1,0 ÷ 1,2

Đối với đất yếu là than bùn, đất than bùn, đất bùn có hàm lượng hữu cơ lớn Biến dạng đàn hồi có trị số lớn làm ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường và gây khó khăn cho xe chạy bên trên Chiều cao tối thiểu của nền đường đạt tới (2,0÷8,0) mét tuỳ thuộc vào chiều dày và lớp than bùn ở dưới

b) Chiều cao tối đa (H max ) của nền đường:

Nghiên cứu hiện tượng và bản chất biến dạng đàn hồi cho thấy cần phải có

đất yếu nhỏ hơn độ lún đàn hồi cho phép:

Sđàn hồi thực tế < [Sđàn hồi

giới hạn cho phép]

giới hạn cho phép] = (0,15÷2,5) mm (theo tiêu chuẩn của Mỹ) [Sđàn hồi

giới hạn cho phép] = 1,0 mm (theo tiêu chuẩn của Nga) [Sđàn hồi

giới hạn cho phép] = 1,5 mm (theo tiêu chuẩn của Ba Lan) Nền đường đi trên nền đất yếu mà không có chiều cao tối đa thì dễ dàng dẫn đến hiện tượng các xe lưu thông trên đường có thể bị lật đổ do biến dạng đàn hồi bởi ảnh hưởng động lớn Theo kết quả nghiên cứu của E Evgenew thì:

Sđàn hồigiới hạn =

12,0

24,0

−

datyeu

nhtoan nenduongti

H

H nền đường tính toán = H thân đường + H nền đường tương đương

Giải quyết vấn đề độ cứng của nền đường có chiều cao tính toán:

Hthân đường = Háo đường 2 , 5

ongduong nenduongtu

ucte matduongth

E E

giới hạn cho phép lớn là do sự xuất hiện lớp đất mềm yếu ở dưới, làm gia tăng bán kính cong của nền đường Với một tải cố định (không di động), bán kính cong đạt tới R ≈ 3.000 mét

2.1.2.2.Độ dốc của nền đường trên đất yếu

Khái niệm về ổn định mái dốc:

Kết quả nghiên cứu về sự làm việc đồng thời giữa nền đường và nền đất yếu bên dưới, nếu đánh giá trạng thái ứng suất trong đất nền theo góc lệch lớn nhất

đất nền tức là thay đổi theo độ dốc taluy nền đường

Hình 2.2: Đường θmax thay đổi theo độ dốc taluy và trắc ngang nền đường

+ Trường hợp độ dốc taluy thẳng đứng 1:m (m=0):

Ứng với trường hợp tải trọng phân bố đều Vùng ứng suất nguy hiểm hoặc

vùng phá hoại chỉ có khả năng phát sinh ở mép diện chịu tải trước tiên;

+ Với độ dốc taluy 1:m (m≠0):

Trắc ngang nền đường có dạng hình thang Vùng ứng suất nguy hiểm hoặc

vùng phá hoại có thể vừa phát sinh trên trục đối xứng của tải trọng, vừa suất

+ Khi độ dốc taluy của nền đường 1:m:

Độ dốc xoải nhiều và trắc ngang nền đường có dạng hình tam giác Vùng ứng

suất nguy hiểm và phá hoại có thể phát sinh trên trục đối xứng

Thay đổi độ dốc taluy theo hướng xoải dần, vùng phá hoại (nếu có) hoặc vùng ứng suất nguy hiểm sẽ thu hẹp lại hoặc có thể biến mất

giới hạn của đất nền tại một điểm bất kỳ:

Bảng 2.2: Độ dốc taluy đất nền đường đường cao tốc

Chiều cao đắp hoặc chiều đào sâu Mái dốc nền đắp Mái dốc nền đào

đến 1,2m

≥ (1,2÷3,0)m

≥ (3,0÷4,5)m

≥ (4,5÷6,0)m trên 6,0m

Chú thích: Các trị số trong ngoặc áp dụng cho trường hợp địa hình khó khăn hoặc

hạn chế về diện tích chiếm đất cho phép

Hình 2.3:

a/ Sơ đồ sự biến đổi trạng thái ứng suất và ổn định trong nền đường khi

độ dốc taluy biến đổi b/ Sơ đồ ½ mặt cắt công trình đường và công trình đắp

b''

tg α = sin ϕ

N'' M''

b''' b''

b' b

M M'

Trục đối xứng tải trọng

w b<b'<b''<b'''

b b'

σ + σ +2 γ z (kg/cm)

d=0.8d=0.8 d=0.8 d=0.8

N'' N'

trong đó:σ1 và σ2 – các ứng suất chính lớn nhất và bé nhất;

điểm trên mỗi trục thẳng đứng d =

b

Độ dốc mái taluy (1:m) của nền đường trên đất yếu thường có trị số trong khoảng từ (1:1,5) đến (1:3), trong đó trị số thường dùng nhất là (1:2)

Tuỳ theo chiều cao của nền đường, cũng như tương quan giữa nền đường và

phải thoải hơn phần bên trên

2.1.3 Các vấn đề về ổn định

Khi đắp nền đường trên đất yếu thì sẽ gây ra ứng suất trong đất Nếu ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đó, phụ thuộc vào các tính chất cơ học của đất, thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền đắp bị lún nhiều và đột ngột Cùng với sự lún sụp của nền đắp, nền đất yếu xung quanh cũng bị trồi lên tương ứng

Nếu nền đắp nhanh làm cho áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất nền tăng đột ngột, dẫn đến sức chống cắt của đất nền giảm, gây ra mất ổn định nền đường

a)Những phá hoại quan sát được thường có hai dạng:

- Phá hoại do lún trồi

Toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân taluy

Đ ất yếu

N ền đắp cao

Trượt trồi

-Phá hoại do trượt sâu

Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng đường do dạng hình học thông thường của nền đắp Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục bộ, ngược với lún lan rộng như kiểu lún trồi

Hậu quả của sự lún này là một bộ phận của nền đắp và của đất nền thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và các đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền đắp Để tính toán, trong các trường hợp đơn giản nhất thường xem đường phá hoại tương tự một đường cong tròn và sự trượt được gọi là trượt tròn

Đ ất yếu

N ền đắp cao

Trượt sâu

b)Sự phát triển của các hư hỏng:

Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc trượt sâu vì đắp nền đường quá cao là một hiện tượng xảy ra nhanh chóng trong quá trình thi công hoặc sau khi thi công xong một thời gian ngắn

Qua theo dõi sự phá hoại thấy các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần

2.1.4 Các vấn đề về biến dạng

Ngược với sự phá hoại do mất ổn định, lún là một biến dạng chậm của đất dưới tác dụng của trọng lượng nền đắp và xảy ra:

- Ở giữa nền đắp bởi một độ lún thẳng đứng;

- Dưới phạm vi dải đất dành cho đường: một độ lún thẳng đứng kết hợp với một chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên;

- Ngoài phạm vi dải đất dành cho đường là một chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên cho đến một khoảng cách nào đó phụ thuộc vào chiều dày của đất yếu

Các chuyển vị thẳng đứng thường có một biên độ đến hàng chục centimet với các lớp rất mềm hoặc chiều dày lớn, biên độ này có thể đến vài mét Các chuyển vị này ở tim nền đắp đều lớn hơn so với ở mép taluy sinh ra một biến dạng của nền mặt đường

Các chuyển vị ngang thường nhỏ hơn chuyển vị thẳng đứng, tỉ số giữa hai chuyển vị này chủ yếu phụ thuộc vào hệ số an toàn, kích thước hình học của nền đắp và chiều dày của đất yếu

Tốc độ lún cũng thay đổi theo tính chất của đất yếu, chiều dày của nó và sự có mặt của các lớp thoát nước

Độ lún khác nhau ở chỗ nối tiếp giữa nền đường đắp trên đất yếu và mố cầu đặt trên móng cọc sâu tựa trên nền cứng không lún thường tạo nên bậc cấp lớn hoặc một chỗ gẫy, ảnh hưởng rất xấu đến việc chạy xe

2.1.5 Các vấn đề ảnh hưởng của nền đắp cao đến mố trụ cầu công trình a) Phá hoại trượt :

Sự phá hoại của đất nền thiên nhiên dưới nền đắp và trong các lớp mềm lân cận gây nên các chuyển động lớn và nhanh Các chuyển động này làm cho nền đắp bị lún và đất nền thiên nhiên bị trồi lên đến vài mét

Aùp lực ngang của đất tác dụng lên mố gây ra chuyển vị ngang của mố về phía sông

Hậu quả của các biến dạng này thường làm hư hỏng móng công trình , lật mố và tường chắn và phá hoại các công trình chìm trong đất

b)Các tác hại do lún:

Lún thường sinh ra nhiều vấn đề hơn so với các vấn đề liên quan đến sự phá hoại của đất, song việc bố trí kết cấu lại thường chỉ chú ý bảo đảm an toàn đối với việc sụt trượt còn các tác dụng liên quan đến các chuyển động chậm của đất lại thường chưa biết rõ hoặc chưa xác định

Tình hình này thường gặp ở các chỗ tiếp giáp với các công trình khi thi công nền đường vào cầu sau khi đóng cọc móng mố

Việc đắp nền đường cao vào cầu một cách liên tục sẽ gây ra độ lún rất lớn của nền đất yếu và làm võng nền đường và tăng ứng suất tác dụng lên cọc Các chuyển động thẳng đứng và nằm ngang của đất sẽ sinh ra các tác dụng khác nhau lên công trình ( hình 2.4)

- Do sự liên kết giữa đất và cọc, khi đất lún nó sẽ ma sát dọc theo cọc và kéo cọc

ực đẩy lên cọc dẫn đến các

.2 Những biện pháp thông dụng để xử lý nền đường vào cầu được đắp cao

cầu khác với ở các đoạn thông thường do tải trọng lớp

ốt được đầm chặt kết hợp vải địa kỹ

äc thay đất là đào bỏ đất xấu để thay bằng đất tốt và đầm chặt Việc thay đất

ao hơn

xuống dưới Hiện tượng này được gọi là ma sát âm

- Các chuyển động nằm ngang của đất sinh ra các l

chuyển động uốn cần phải xét đến trong tính toán Nếu không có thể làm gãy cọc hoặc làm chuyển vị mố cầu

2

trên đất yếu hiện nay

Nền đắp của đường vào

đất đắp rất lớn gây ra giữa nền đường và mố trụ cầu và do độ lún khác nhau Mặt khác chiều dài của nền đắp không lớn nên có thể sử dụng các kĩ thuật phức tạp hơn và giá thành cao hơn

.2.1 Đào và thay lớp đất yếu bằng đất t

Hình 2.5 : Các phương án thay đất

vải địa kỹ thuật

Phạm vi áp dụng:

ới nền đường có chiều dày bé

a) Thay toàn bộ ; b) Thay một phần kết hợp

-

+ Khi lớp đất yếu dư

+ Khi thời hạn đưa công trình vào sử dụng là rất ngắn thì đây là một giải pháp tốt

+ Khi cao độ thiết kế gần với cao độ thiên nhiên, không thể đắp nền đường đủ dày để đảm bảo cường độ cần thiết dưới kết cấu mặt đường

Để tính kích thước hợp lí nhất của phần đất đào bỏ đi cần xét đến các điểm sau:

+ Về mặt kinh tế : chỉ đào toàn bộ lớp đất yếu khi chiều dày từ 2m trở xuống Thường thì giá thành đào thay đất xấp xỉ giá thành làm cọc cát, tuy nhiên giải quyết được thời gian thi công

+ Về chiều rộng thay đất cần được xác định có xét đến khả năng mất ổn định của phần đất yếu còn lại trong khi thi công

Khi chiều dày lớp đất yếu khá lớn , về mặt kinh tế không thể thay toàn bộ lớp đất yếu Do đó một trong những biện pháp xử lý là đào bỏ một phần đất yếu, trải vải địa kĩ thuật rồi mới đắp tiếp nền đường phía trên

Giải pháp dùng vải địa kỹ thuật (geotextile): Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng

cường mức độ ổn định của nền đất đắp trên đất yếu khi độ ổn định tổng thể của nó nhỏ Nhiều chủng loại vải địa kỹ thuật với các thông số khác nhau, phục vụ vào tùy từng mục đích thực tế trong việc xử lý nền đất yếu, ổn định mái dốc Khi bố trí vải địa kỹ thuật giữa lớp đất yếu và nền đất đắp, ma sát giữa đất đắp và mặt trên của vải sẽ tạo được một lực giữ khối trượt F (bỏ qua ma sát giữa đất yếu và mặt dưới của vải) Nó làm tăng khả năng chống trượt của khối đất trượt và nhờ đó mức ổn định tổng thể của nền đắp sẽ tăng lên

trong đó: F- lực kéo mà vải phải chịu (T/m);

Fcp =

K

Fmax

phải chọn (cường độ chịu đứt của vải khổ 1,0 mét, T/m);

K- hệ số an toàn, lấy k = 2 khi vải làm bằng Polieste và k = 5 nếu vải làm bằng polipilen hoặc polietilen

Điều kiện về lực ma sát cho phép đối với lớp vải rải trực tiếp trên đất yếu:

o i

d.h.f'

o i

d.h.f'

γ

hi = 0

Tổng ma sát trên vải trong phạm vi vùng hoạt động và bị động:

định nhỏ nhất đạt được các yêu cầu nêu trên Giả thiết lực F để đảm bảo hệ số ổn định nhỏ nhất đạt được rồi kiểm tra các điều kiện trên sao cho thoả mãn Sau

kẽ với một lớp cát đắp dày (15,0 30,0) cm tùy theo khả năng lún và lu lèn khi

ứng

Hình 2.6: Dùng vải địa kỹ thuật từ (1÷5) lớp để gia cố nền đất yếu

Nên chọn loại vải sợi dệt (wowen), cường độ chịu kéo đứt tối thiểu 25 kN/m để đảm bảo hiệu quả đầm nén đất trên vải nhằm tạo hệ số ma sát cao

* Ưu diểm: Thi công đơn giản, nhanh gọn, không cần có thiết bị máy móc;

+ Phân cách lớp đất tốt và đất xấu

+ Phân bố đồng đều tải trọng của đất đắp trên đất yếu

+ Chuyển một phần lực đứng (trọng tải) thành lực kéo ngang thông qua cấu trúc của vải

+ Chống trượt ngang mái taluy nền đường ( đối với nền đắp cao)

* Nhược điểm: Không làm giảm thời gian lún, độ lún cố kết của công trình

* Phạm vi áp dụng: Thích hợp khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30,0 cm

Có thể thay thế lớp vải địa kỹ thuật bằng lưới địa kỹ thuật Loại này có cường độ cao hơn vải địa kỹ thuật và có lỗ mắt cấu tạo lên một sức cài chặt Nguyên nhân chính dẫn đến những hư hỏng của phần lớn các đoạn đường đắp trên đất tốt hiện nay là do nền đất đắp bị lún nhiều và lún không đều

2.2.2 Giếng cát gia tải trước

Giải pháp này sử dụng cho loại đất có độ rỗng lớn ở trạng thái rời, bão hòa nước, tính nén lún lớn, đất có kết cấu dễ bị phá hoại và kém ổn định dưới tác dụng của tải trọng còn nhỏ (đất cát rời, đất dính ở trạng thái dẻo chảy, đất bùn, than bùn)

Khi chiều dày của lớp đất yếu khá lớn (bề dày tầng đất yếu vượt quá bề rộng đáy nền đất đắp) Không thể dùng các biện pháp khác để xử lý được

Nhờ cách bố trí giếng cát nên nước cố kết ở các lớp sâu trong lòng đất yếu dưới tác dụng của tải trọng đắp sẽ có điều kiện thoát nhanh (nước dịch chuyển theo phương ngang thẩm thấu vào giếng cát rồi theo đường này thoát lên mặt đất tự nhiên) Chiều cao nền đất đắp tối thiểu 4,0 mét khi thiết kế cần thỏa mãn:

pz z

vz

σσ

σ

σσ

σ

lglg

lglg

−+

−+

> 0,6

lớp đất yếu gây ra ở độ sâu z (Mpa)

vi từ mặt tiếp xúc của đất với đắy nền đắp (z = 0) đến độ sâu z Đối với các lớp

nổi;

Hai điều kiện trên phải thỏa mãn đối với độ sâu z trong phạm vi từ đáy nền đất đắp đến hết chiều sâu đóng giếng cát, cọc cát hoặc bấc thấm Nếu không thỏa mãn các điều kiện nói trên thì có thể kết hợp với biện pháp gia tải trước để tăng σz

Kết hợp dùng lớp đệm cát để thoát nước:

Khi sử dụng giải pháp giếng cát nhất thiết phải bố trí tầng đệm cát với các yêu cầu quy định kỹ thuật trong mục tầng đệm cát Khi dùng giếng cát, cát đệm phải tiếp xúc với nó

Nhiệm vụ chủ yếu của lớp đệm cát là để cho nước từ trong nền đất yếu dưới nền đường thoát ra ngoài Không có lớp đệm cát, nền đường lại đắp bằng loại đất dính thì khả năng vắt nước từ trong nền đất ra hầu như không có hoặc rất nhỏ Tác dụng kèm theo là chịu lực thay cho lớp đất yếu trên mặt nền có sức chịu tải nhỏ nhất nhưng lại chịu các ứng suất cắt và nén lớn nhất

Trong điều kiện đất yếu, lớp đệm cát có chiều dày tối thiểu 0,5 mét Nếu là chiều dày nhỏ hơn, khi gặp đất yếu, đặc biệt là đất bùn, chúng sẽ xâm nhập vào đệm cát, làm mất tính chất thoát nước của nó Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả

nhất khi tầng đất yếu ở trạng thái bảo hòa nước và có chiều dày nhỏ (2,0 3,0) mét.

Cát dùng làm tầng đệm phải là cát hạt to, hạt trung, có thể sử dụng cát hạt nhỏ nhưng không được dùng cát hạt mịn hoặc hạt bụi, có tỉ lệ hữu cơ < 5%, cỡ

và phải thỏa mãn một trong hai điều kiện sau:

2 30

.D D

Chiều dày tầng đệm cát ít nhất phải bằng độ lún tổng cộng, nhưng không được nhỏ hơn 50,0 cm Độ chặt đầm nén đạt yêu cầu K ≥ 0,9 độ chặt tiêu chuẩn Bề rộng của mặt tầng đệm cát phải rộng hơn đáy nền đất đắp mỗi bên tối thiểu là (0,5 2,0) mét Mái dốc và phần mở rộng mỗi bên của tầng cát đệm phải cấu tạo tầng lọc ngược sao cho nước cố kết có thể thoát ra không lôi theo cát Nhất là khi lún chìm vào đất yếu nước cố kết vẫn có thể thoát ra Khi cần thiết dùng bơm hút bớt nước sẽ không gây phá hoại tầng cát đệm

Để đảm bảo nước trong đất có khả năng thoát ra theo phương thẳng đứng khi sử dụng giếng cát, chiều dày lớp đệm cát xác định như sau:

trong đó: S- độ lún tính toán của nền đất yếu

Giếng cát có nhiệm vụ chủ yếu là rút ngắn chiều dài đường thấm thoát nước thẳng đứng ở trong nền đất yếu và cải tạo một phần tính chất của đất Hệ thống giếng cát gồm 3 bộ phận chính không thể thiếu: giếng cát, đệm cát và tải trọng phụ tạm thời có tác dụng tao ra gradient trong nền đất yếu để ép đẩy nước ra ngoài

Khi không có giếng cát, chỉ có lớp đệm cát ở trên mặt thì dưới tác dụng của tải trọng công trình, nước trong vùng hoạt động D có khả năng thoát ra theo

phương đứng

Khi có bố trí giếng cát trong nền đất yếu, dưới tác dụng của tải trọng nền đường, nước trong đất thoát ra chủ yếu theo phương ngang để đi vào các giếng cát dưới tác dụng của gradient thuỷ lực Ở mặt phẳng đáy các giếng cát gradient

≥ 10 iv)

Hình 2.7: Cách bố trí hệ thống giếng cát và tải trọng phụ tạm thời

Với những đặc điểm trên, giếng cát có thể làm tăng các đặc trưng khả năng chịu tải (lực dính C và góc nội ma sát ϕ) của nền đất yếu Đồng thời tạo độ lún trước cho nền đất yếu trước khi xây dựng công trình

_ Theo kinh nghiệm thiết kế: đường kính giếng cát nên chọn d ≥ 30,0 cm Tốt nhất là d c = (35÷45) cm;

_ Cát dùng trong giếng phải thoả mãn yêu cầu: K r cát ≥ 3 mét/ngày đêm để đảm bảo giếng cát làm việc tốt trong quá trình cố kết;

- Khi hệ số thấm của đất k r < 1.10 -7 cm/s hoặc hệ số cố kết C r < 1.10 -4

m 2 /ngày đêm thì tác dụng của giếng cát sẽ bị hạn chế;

- Chiều dày lớp đất yếu >12,0 mét, chiều sâu giếng cát khi thiết kế phụ thuộc vào chiều rộng của công trình, trị số tải trọng và độ lún dự tính, tính chất của đất;

- Khi công trình có chiều rộng đến 10,0 mét thì chiều sâu giếng cát có thể lấy bằng chiều sâu vùng chịu nén của nền đất

* Ưu điểm: Làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền, đất đắp ở trên chóng

đạt đến giới hạn về lún và làm cho nền đất yếu tăng khả năng biến dạng đồng đều;

- Nếu khoảng cách giữa các giếng cát bố trí thích hợp, nó còn có tác dụng làm tăng nhanh độ chặt của nền đất yếu và sức chịu tải tăng lên đáng kể;

- Làm giảm thời gian lún cố kết và độ lún trong quá trình sử dụng công trình;

- Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình

* Nhược điểm: Cơ sở lý thuyết còn nhiều vấn đề nghiên cứu;

- Giá thành xây dựng cao và thời gian thi công kéo dài (do có tải trọng phụ);

- Xác định các thông số dùng cho việc tính toán giếng cát rất phức tạp;

- Khó có thể kiểm tra chất lượng và độ chặt của cát ở dưới sâu;

- Đòi hỏi phải có thiết bị máy móc chuyên dụng và công nhân kỹ thuật cao

* Phạm vi áp dụng: chỉ thích hợp khi

- Chiều dày đất yếu lớn (chiều sâu nền đất vượt quá bề rộng đáy nền đắp);

- Chỉ nên áp dụng giải pháp này khi các giải pháp khác không đảm bảo được các yêu cầu về độ lún cố kết còn lại theo quy định và về giá thành xây dựng

2.2.3 Bấc thấm (gia tải,bơm hút)

Bấc thấm gồm có bao bọc bằng vật liệu tổng hợp bao quanh trụ chất dẻo và có các đặc điểm sau:

- Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm vào trong thiết bị;

- Làm đường dẫn để nước lỗ rỗng tập trung có thể chuyển động dọc theo chiều dài của thiết bị

Bao lọc làm bằng polyeste không dệt, vải địa cơ polypropylene hay giấy vật liệu tổng hợp Nó là hàng rào vật lý phân cách lòng dẫn của dòng chảy với đất sét bao quanh và là một bộ lọc hạn chế cát hạt mịn đi vào lõi làm tắc thiết bị Trụ chất dẻo có hai chức năng quan trọng : đỡ bao lọc và tạo đường thấm dọc theo thiết bị ngay cả khi áp lực ngang lớn

Tác dụng của bấc thấm cũng giống như trường hợp của gếng cát

Khi thiết kế cần thoả mãn điều kiện sau:

lg)lg(

lg)lg(

>

−+

−+

vz z

vz

pz z

vz

σσ

σ

σσ

σ

các lớp đất yếu của nền gây ra ở độ sâu z (Mpa);

γi và hi –trọng lượng thể tích và chiều dày của lớp đất thứ i nằm trong phạm vi từ mặt tiếp xúc của đất yếu tới đáy nền đắp (z = 0) đến độ sâu z trong đất Các lớp đất nằm dưới mực nước ngầm thì trị số γi phải dùng dung trọng thể tích đẩy nổi;

nền đắp và gia tải trước nếu có, không kể phần chiều cao hx quy đổi từ tải trọng

xe cộ);

Điều kiện trên phải được thoả mãn đối với mọi độ sâu z trong phạm vi từ đáy nền đất đắp đến hết chiều sâu cắm bấc thấm Nếu không thoả mãn vấn đề này

thì có thể kết hợp với biện pháp gia tải trước Bấc thấm cần phải cắm xuyên qua

tầng cát đệm và cắt dư thêm chiều cao tối thiểu là 20,0 cm trên tầng cát đệm

* Yêu cầu về bấc thấm:

- Hệ số thấm của vỏ lọc ASTM D4491 ≥ 1.10-4 m/sec;

- Kích thước lỗ vỏ lọc xác định theo tiêu chuẩn ASTM D4571 O95 ≤ 75μm;

Cường độ chịu kéo ứng với độ giãn dài dưới 10% (ASTM D4595) nhằm chống đứt khi thi công ≥ 1 KN/bấc;

- Bề rộng bấc thấm để phù hợp với thiết bị tiêu chuẩn hoá (100±0,05) mm;

- Bấc thấm nên bố trí so le theo kiểu hoa mai với cự ly trong (1,3÷2,2) mét

* Ưu điểm:

- Làm giảm thời gian lún cố kết và độ lún trong quá trình sử dụng;

- Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình

- Khắc phục được việc kiểm tra chất lượng như độ đầm chặt của cát

* Nhược điểm:

- Chi phí cho giá thành cao;

- Thi công phức tạp, đòi hỏi phải có máy móc tốt và công nhân kỹ thuật

- Thời gian thi công kéo dài do cần phải sử dụng tải trọng phụ

* Phạm vi áp dụng: chỉ thích hợp khi

- Chiều dày đất yếu lớn (chiều sâu nền đất vượt quá bề rộng đáy nền đắp);

- Chỉ nên áp dụng giải pháp này khi các giải pháp khác không đảm bảo được các yêu cầu về độ lún cố kết còn lại theo quy định và về giá thành xây dựng Để phát huy được hiệu quả thoát nước tốt, chiều cao nền đất đắp ≥ 4,0 mét;

2.2.4 Cọc vật liệu rời (cột balat)

Các cột balát thường được thi công thành hai bước:

- Khoan lỗ đường kính từ 0,6 – 1 m, chiều sâu có thể đến 15 – 20m bằng

“ống dùi chấn động”

- Sau khi khoan lỗ xong thì lấp ngay vật liệu rời có góc nội ma sát lớn (ví dụ đá balát) vào lỗ khoan

Vật liệu rời sẽ lọt vào khoảng trống giữa ống dùi chấn động và thành lỗ khoan rồi tụt dần xuống mũi ống và được lèn chặt ở đây Tiếp tục nâng thiết bị chấn động lên chầm chậm sao cho dưới tác dụng của chấn động hình thành một cột vật liệu rời được nén chặt từ dưới lên trên gọi là “cột balát”

Cột balát thường có tiết diện thay đổi theo chiều cao: tiết diện của cột sẽ to

ra ở những lớp đất mềm hơn, do đó số lượng vật liệu rời sử dụng cũng thay đổi theo

Nền đất được xử lý theo phương pháp này thường gồm các cột balát phân bố

hơn nhiều so với môđun của nền đất thiên nhiên vì vậy khi tác dụng tải trọng lên mặt đất đã gia cố thấy có sự tập trung tải trọng trên các cột ba lát Vật liệu của cột sẽ làm việc tương tự như trong thiết bị nén ba trục: áp lực hông do tác dụng của nền đất thiên nhiên và tải trọng dọc trục tác dụng từ trên bề mặt

* Ưu điểm:

- Tăng độ ổn định của nền đất thiên nhiên lên nhiều cũng như giảm được độ lún của công trình một cách đáng kể

* Nhược điểm:

- Chi phí cho giá thành cao;

- Trong thực tế thường khó nắm chắc được tình hình cụ thể của các cột balát,

vì vậy cần tổ chức kiểm tra cẩn thận việc thi công tại hiện trường

* Phạm vi áp dụng:

- Chiều sâu xử lí chỉ giới hạn trong vòng 15m trở lại

Đây là một tiến bộ kĩ thuật trong xây dựng và phải do các đơn vị thi công chuyên nghiệp tiến hành

2.2.5 Cọc đất trộn xi măng hoặc vôi

Từ lâu ta đã biết nếu trộn đất sét với một lượng vôi, ximăng hoặc chất liên kết vô cơ tương tự thì sẽ được một vật liệu có tính chất cơ học cao hơn hẳn đất không gia cố

Trước đây người ta thường gia cố nền đất yếu bằng cọc vôi Để thi công cọc vôi , người ta đào hoặc khoan lỗ có đường kính 30 – 50 cm cách nhau 2 -5m rồi cho vôi cục chưa tôi vào Khi tác dụng với nước, vôi sống được tôi sẽ tăng thể tích (có thể tăng đường kính cọc lên 60-80%), do đó có tác dụng nén chặt đất xung quanh Đồng thời vôi còn có tác dụng gia cố đất xung quanh cọc làm tăng cường độ, hút nước rồi tỏa nhiệt, làm nước bốc hơi và làm độ ẩm của đất yếu xung quanh cọc vôi Tuy nhiên, do độ thấm của đất nhỏ nên sự lan truyền của vôi trong khối đất bị hạn chế, nên việc cải thiện tính chất của đất yếu của cột vôi còn rất cục bộ

Để khắc phục nhược điểm này, năm 1975, các chuyên gia Thụy Điển đã trực tiếp trộn vôi với đất sét mềm ngay trong nền đất yếu, làm thành các cọc đất gia cố vôi Tác dụng hóa lí giữa vôi và đất xảy ra , quá trình rắn chắc của đất gia cố phát triển theo thời gian tạo thành các cọc có sức chịu tải nhất định

Chất liên kết dùng để gia cố đất có thể là ximăng, vôi sống, vôi-tro bay chất lượng và quy cách của chúng phải phù hợp với yêu cầu thiết kế

* Ưu điểm:

- Làm giảm thời gian lún cố kết và độ lún trong quá trình sử dụng;

- Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình

* Nhược điểm:

- Chi phí cho giá thành cao, không đạt vấn đề kinh tế;

- Thi công phức tạp, đòi hỏi phải có máy móc tốt và công nhân kỹ thuật

* Phạm vi áp dụng: chỉ thích hợp khi nền đường đắp cao > 4,0 mét

2.2.6 Phụn xịt vữa ximăng

Thực chất của phương pháp này là phụt vữa ximăng dưới áp lực cao vào trong các lỗ rỗng của đất một lượng vữa ximăng cần thiết theo yêu cầu thiết kế Vữa ximăng được phụt vào trong các lỗ rỗng khi cứng lại sẽ có tác dụng làm giảm tính thấm và làm tăng khả năng chịu lực của nền đất

* Ưu điểm:

- Làm tăng khả năng chịu lực của nền đất

* Nhược điểm:

- Kĩ thuật này khá tốn kém với các nền đắp;

- Cần các đơn vị thi công chuyên nghiệp

* Phạm vi áp dụng: Xử lí cục bộ dưới các nền đắp

2.2.7 Giải pháp cọc cừ tràm đóng đứng

Ở Việt Nam, cừ tràm và cọc tre được dùng khá phổ biến để đóng vào nền đất yếu, nhằm mục đích nâng cao sức chịu tải và giảm khả năng lún của đất nền Cừ tràm được đóng dọc theo chân mái dốc của đường thành bức tường hàng rào vững chắc không cho đất yếu bên dưới bị ép đẩy ra ngoài hai bên Đồng thời cắt qua cung trượt và đẩy nó xuống sâu qua khỏi cừ tràm Có 2 phương án tính toán cừ tràm đóng đứng trong đất yếu như sau:

a) Phương án 1: Xem cừ tràm có khả năng nén chặt đất nền:

Thường dùng cho các loại Hình 2.8 :Vùng tác dụng ảnh hưởng đất yếu có khả năng thấm thoát nước cu

ệ số rỗng tự nhiên

0 Cầ

-6

cát (á sét) đến cát pha sét (á cát) Coi

cừ tràm là vật liệu nén chặt đất nền

(như cọc cát, cọc vôi v.v…) và được

gọi là nền đất cừ tràm Trong trường

hợp này, áp dụng nguyên lý nền cọc

cát để tính toán cho nền được gia cố

bằng cọc cừ tràm

Đất yếu có h

Trị này xác định dựa vào trị của các

n =

)1.(

).(

40000

0 2

e D

Theo công thức này, có thể xác định số lượng cừ tràm cho các loại đất yếu:

) xác định

0

Kinh nghiệm thực tế đối

tố

khả năng thấm tho

ủa nền

với đất yếu từ nhão đến dẻo nhão, cự ly có thể dùng

Độ lún của nền đất yếu khi gia cố bằng cừ tràm trong phạm vi vùng hoạt

* Xem cừ tràm có khả năng làm tăng sức chịu tải tổng hợp (cừ tràm và đất xung quanh cừ tràm) của nền: Thường gặp ở các loại đất yếu có

bùn sét pha cát (á sét) lẫn hữu cơ Sau khi đóng cọc cừ tràm, mặc dù độ chặt của đất giữa các cừ tràm tăng ít do khả năng thoát nước chậm, nhưng sức chịu tải

làm tăng sức chống cắt tổng thể của đất nền trên những mặt nào đó có thể xảy

ra hiện tượng trượt phá hoại Khả năng tăng sức chống cắt của đất nhỏ là do:

- Cừ tràm là những cột trụ có lực ma sát và bám dính của đất vào;

- Sức chống cắt của bản thân cừ tràm cùng phối hợp với sức chống cắt c đất, khắc phục đáng kể các ứng suất cắt do tải trọng ngoài gây ra

Trường hợp này, khả năng chịu tải của 1 cừ tràm đứng giữa tập đoàn cừ tràm:

quanh ừ tràm tương ứng với đất yếu đã cố kết được 50%;

m = (0,6÷1,0)- hệ số điều kiện làm việc cũa đất nền;

Để xác định sức chịu tải tổng hợp của nền cừ tràm có thể căn cứ vào kết quả

ng điều kiện cọc cùn

g làm việc với đất ở dưới bàn nén) Sức chịu tải (tổng hợp) tính toán của nền cừ tràm (R) có thể xác định theo biểu thức sau: R =

ω

gh

Q F

m

F = (1,2÷1,5)- tuỳ thuộc chất lượng thí nghiệm va nén cø cấp hạng công trình; iện tích ω;

của lớp đất thứ i;

+ Theo kết quả nén tĩnh tại hiện trường: Xác định khả năng chịu tải của một

yếu

=

m = (0,7÷1,0)- hệ số đồng nhất của cừ tràm và nền đất yếu

+ Độ lún của móng trên nền cừ tràm thoả mãn điều kiện: S < Sgh

tiết diện nhỏ)

Chức năng này của nó đúng nhất cho trường hợp đóng dưới móng các công trình nhân tạo trên đư

û, tường chắn đất,… Trên đỉnh gốc cừ tràm có một bản cứng làm chức năng của đài cọc để truyền tải trọng công trình lên tất cả các cây cừ tràm và đất nền Thực tế các công trình về đường và đất đắp tương tự được xây dựng trên nền đất yếu có đóng các cọc cừ tràm chỉ ra rằng: nền đường trong trạng thái ổn địnhột khối thống nhất có đủ độ cứng để truyền tải trọng cho các cừ tràm và đất xung quanh mà không bị chọc thủng

+ Theo công thức lý thuyết về cọc ma sát: Qc = k.m.(Rtc.Fc + uc.Σ mf.ff.li) trong đó: m = 1,0- hệ số điều kiện làm

nhất;

đơn: tiến hành thí nghiệm ở hiện trường Đóng cừ t

theo mật độ tính toán trước Một cây ở giữa nhô cao hơn các cây khác (30÷50) cm

Thực hiện nén tĩnh cừ này để xác định sức chịu tải giới hạn của nó:

F- hệ số an toàn

R = Qc.n.104 N/m2

áy, với cừ tràm có chiều dài L = (3,5÷4,5) mét,

khi đóng vào nền đất yếu có trạng thái nha

i công trình, có thể

chi

ật liệu và nhân công lao động địa phương;

cọc tre ở nơi có ít cừ tràm

à độ lún cố kết;

* P

ưới nền đắp phải thu nhận, có thể sử xuống lớp đất cứng, hoặc truyền đến

Kinh nghiệm thực tế cho tha

õo đến dẻo nhão sẽ có sức chịu tải tính toán theo đất nền:

Khi thiết kế sơ bộ, tuỳ theo đặc điểm của đất nền và loạ

ïn một trong hai phương án ne

tiết, cũng như đối với công trình quan trọng dùng số lượng cừ tràm lớn, cần phải tính toán cả hai phương án để tìm ra số lượng cừ tràm hợp lý Đồng thời đảm bảo các điều kiện ổn định và biến dạng tổng thể của nền đất yếu dưới nền đường

* Ưu điểm: Thi công đơn giản, nhanh gọn, giá thành thấp, tận dụng được

nguồn v

- Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình;

- Có thể thay thế cừ tràm bằng cừ đước, so đũa,

* Nhược điểm: Không giảm được thời gian lún v

- Không sử dụng cừ tràm cho trường hợp cung trượt sâu quá chiều dài;

hạm vi áp dụng: Khi độ lún còn lại của công trình ≤ 30,0 cm;

- Nền đường đất đắp có chiều cao trung bình;

- Chỉ sử dụng khi có mực nước ngầm cao hơn mặt trên của cừ tràm

2.2.8 Móng cọc bêtông cốt thép (BTCT)

Để giảm bớt tải trọng mà nền đất yếu d

dụng nền cọc để truyền tải trọng từ nền đường

một độ sâu nhất định có đủ cường độ trong lớp đất yếu ( móng cọc ma sát) Có hai phương án đắp nền đường trên cọc ( Hình 2.13):

- Đắp nền đường trực tiếp trên đầu các cọc ( Hình 2.13a);

Đắp nền đường lên tấm bê tông liên kết đầu các cọc (

a Cọc độc lập b Cọc có hệ liên kết bằng tấm BTCT

Hình 2.9 : Nền đắp trên cọc

* Ưu điểm:

- Dễ thi công và có hiệu quả;

- Tính ưu việt của móng cọc chẳng những thể hiện ở chỗ khắc phục hoặc hạn chế được biến dạng lún có trị số quá lớn và biến dạng không đồng đều của đất nền cũng như đảm bảo ổn định trượt ngang của nền đắp cao và mố, mà còn rút ngắn được thời gian thi công , và giảm bớt được khối lượng vật liệu xây dựng móng và khối lượng đào đắp đất, công nghiệp hóa trong việc chế tạo và thi công cọc

* Nhược điểm:

- Chi phí cao;

- Kĩ thuật đắt tiền, cần đơn vị thi công chuyên nghiệp

* Phạm vi áp dụng:

Nền đường vào cầu có chiều cao đắp trên 4m, giải pháp thích hợp nhất là sử dụng hệ thống giếng cát ( hoặc bấc thấm) kết hợp gia tải trước để gia cố nền đất yếu

Ngoài ra khi bị hạn chế về thời gian thi công, yêu cầu giải quyết triệt để vấn đề lún trong phạm vi xử lý không lớn ta có thể sử dụng móng cọc BTCT

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÓNG CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP

VÀ GIẾNG CÁT GIA TẢI TRƯỚC DƯỚI NỀN ĐƯỜNG

ĐƯỢC ĐẮP CAO

3.1 Phương pháp tính toán nền đắp cao trên hệ móng cọc bêtông cốt thép

Theo quy phạm thiết kế móng cọc thì móng cọc và nền của nó được tính theo

ba trạng thái giới hạn sau đây:

1) Theo trạng thái giới hạn thứ nhất (theo khả năng chịu tải) chia ra: theo độ bền và theo độ ổn định Tính toán theo trạng thái giới hạn này ứng với lực tác dụng là tải trọng tính toán, có xét đến các chỉ tiêu tính toán của đất và cường độ tính toán của vật liệu làm cọc

2) Theo trạng thái giới hạn thứ hai ( theo biến dạng) – áp dụng cho nền các móng cọc treo với lực tác dụng là tải trọng tiêu chuẩn có xét đến các chỉ tiêu tiêu chuẩn của đất

3) Theo trạng thái giới hạn thứ ba (theo độ chống nứt) – áp dụng để tính cọc với lực tác dụng là tải trọng tính toán phù hợp với những yêu cầu chung đối với các kết cấu bêtông cốt thép Khi tính toán áp dụng như sau:

- Theo sự hình thành vết nứt, áp dụng cho những cọc khi chịu tác dụng của môi trường ăn mòn

- Theo độ mở rộng của vết nứt , áp dụng cho những cọc ngoài trường hợp không cho xuất hiện những vết nứt và tính toán theo sự hình thành vết nứt

Khi tính toán cọc, móng cọc và nền của nó theo trạng thái giới hạn thì cần đảm bảo các điều kiện sau đây:

1 Nếu tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất thì yêu cầu:

Pm ≤ Qa

xuống;

giới thiệu trong quy phạm thiết kế hoặc dựa vào kết quả thí nghiệm tải trọng tĩnh hoặc động của cọc

2 Nếu tính toán nền cọc theo trạng thái giới hạn thứ hai thì yêu cầu:

S ≤ Sgh

ΔS ≤ ΔSgh

i ≤ igh

Tính toán và thiết kế móng cọc bao gồm các bước: chọn loại cọc và chiều sâu đóng cọc; xác định sức chịu tải của cọc; xác định số lượng cọc và bố trí cọc; kiểm tra lực tác dụng lên cọc và nền; kiểm tra độ lún của móng cọc

3.1.1 Cọc chịu tải trọng đứng

3.1.1.1 Định nghĩa cọc

Cọc thuộc loại móng sâu là loại móng khi tính sức chịu tải theo đất nền có kể đến thành phần ma sát xung quang móng với đất và có chiều sâu chôn móng khá lớn so với bề rộng móng Theo nhiều quan trắc thực nghiệm điều kiện làm việc của móng sâu kết hợp với các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, móng sâu được định nghĩa theo điều kiện tỷ số chiều sâu ngàm móng tương đương trong

D c ce

0

∫

b a q

3

)(3

b a q

3

)(3

Các giá trị a = B/2 nếu B > 1m;

a = 0,5m nếu B < 1m;

b = min{a,h} với h la chiều sâu móng đặt trong lớp đất chịu lực

Cọc bê tông cốt thép : cọc bê tông cốt thép được tiền chế sẵn tại công

trường hoặc ở những nhà máy Chúng có tiết diện ngang dạng vuông cạnh d = 20cm đến 40cm, dài từ 4m đến 20m Dĩ nhiên, chiều dài cọc còn phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển từ nơi sản xuất đến công trường

Cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn thường được bố trí 4 hoặc 8 thanh thép dọc chịu uốn, thép đai chống cắt do cẩu vận chuyển hoặc cẩu lắp dựng, các vỉ thép Φ6 lưới ô vuông 50x50 ở đầu cọc để chống vỡ bê tông khi bị ép mặt mạnh, khu vực bố trí loại vỉ này ở hai đầu đoạn nối, một khoảng bằng cạnh B, thanh thép gia cường ở mũi cọc để chịu lực kháng xuyên khi qua các lớp đất cứng, ngoài ra còn có thép để móc cẩu cọc

3.1.1.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu

Cọc làm việc như một thanh chịu nén đúng tâm, lệch tâm hoặc chịu kéo (khi cọc bị nhổ) và sức chịu tải của cọc theo vật liệu có thể được tính theo công thức sau:

Q VL =ϕ.A p.R vl (3.5)

ϕ - hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc

Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức thanh chịu nén có xét đến uống dọc Sự uốn dọc được xét như tính cột trong tính toán bê tông:

Q a =ϕ(R n A p +R a A at) (3.6)

ϕ - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực nghiệm lấy như sau :

trong đó: l – chiều dài thực của đoạn cọc khi bắt đầu đóng cọc vào đất tính từ đầu cọc đến điểm ngàm trong đất hoặc l được chọn là chiều dầy lớp đất yếu có cọc đi ngang qua và v là hệ số phụ thuộc liên kết của hai đầu cọc

Chúng ta cũng có thể sử dụng công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu theo tổng kết các kinh nghiệm xây dựng ở một số quốc gia được giới thiệu trong Quy phạm Xây dựng Việt Nam 21-86, như sau :

Qvl = k.m.Rgh (3.10)

trong đó k = 0,7 – hệ số đồng nhất;

m = 1 – hệ số điều kiện làm việc;

Vơí cọc bê tông cốt thép:

Từ kết quả moment cực đại do cẩu cọc có thể dễ dàng tính số lượng thép cần

thiết, chú ý q là trọng lượng cọc theo chiều dài đơn vị cần xét đến hệ số động từ

1,2 đến 2 tùy theo điều kiện phương tiện vận chuyển và cung đường vận chuyển

có tình trạng tốt hay xấu

3.1.1.3 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

Cho đến ngày nay, lời giải giải tích cho sức chịu tải của cọc theo nền đất vẫn

chưa có Trong thực tế tính toán, người ta phân chia sức chịu tải của cọc theo nền

đất một cách khá tùy tiện gồm hai thành phần: thành phần chịu mũi và thành

phần ma sát xung quanh cọc như sau:

Sức chịu tải cho phép của cọc:

p p s

s a

FS

Q FS

thường được chọn từ 2 đến 3, tuỳ theo loại tổ hợp tải trọng

Hình 3.1: Sơ đồ các lực của đất tác động trở lại cọc

Sơ đồ trong H.3.1 diễn tả các thành phần chịu tải của cọc theo đất nền do

chịu mũi và ma sát xung quanh

Sức chịu tải của cọc theo đất nền có thể được dự đoán theo các phương pháp chính sau :

- Theo chỉ tiêu cơ học của đất nền: chỉ tiêu chống cắt và trọng lượng riêng còn gọi là phương pháp tĩnh;

- Theo chỉ tiêu trạng thái còn gọi là phương pháp thống kê;

- Theo thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiệm trường;

- Theo thí nghiệm động cho các loại cọc hạ vào đất bằng búa đóng

3.1.1.3.1 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền hay là phương pháp tĩnh học

1- Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Q p

a) Phương pháp Terzaghi

Phương pháp cổ điển nhất ước lượng sức chịu mũi do Terzaghi và Peck đề nghị sử dụng các công thức bán thực nghiệm, được phát triển trên cơ sở các công thức sức chịu tải của móng nông, với sơ đồ trượt của đất dưới mũi cọc tương tự như sơ đồ trượt của đất dưới móng nông

)6

,03

,1(

2

γ

γγ

)4

,03

,1

cho móng nông tiết diện tròn hoặc vuông có dạng

ϕ

ϕπ

ϕπϕ

ϕ γ

ϕ ϕ π

ϕ ϕ π

tg

K N

e N

e g N

p

tg q

tg c

) 1 cos

( 2 1

) 2 4 ( cos 2

1 ) 2 4 ( cos 2 cot

2

2

) 2 / 4 / 3 ( 2

2

) 2 / 4 / 3 ( 2

=

−

−

(3.18)

chặt dưới đáy móng

bé so với hai thành phần còn lại, việc bỏ qua này bù cho trọng lượng cọc không xét vào công thức ước lượng sức chịu tải Hiện nay, đề nghị của Terzaghi vẫn còn được sử dụng trong qui phạm nhiều nước

Sau đó, nhiều tác giả đã đưa ra

các giả thuyết dạng trượt của đất

dưới mũi cọc chỉ phát triển xung

quanh mũi cọc như H.3.2 Nhằm

mục đích tính toán đúng sức chịu

tải của đất dưới đáy móng sâu, với

những hiệu chỉnh các hệ số sức

chịu tải bởi ảnh hưởng độ sâu và

hình dạng của móng sâu

Hình 3.2 : Mô hình vùng phá hoại nền dưới mũi cọc

thí nghiệm bởi Hansch trên mô hình Taylor - Schneebeli

Caquot – Kirésel giới thiệu hai công thức xác định giá trị cực hạn của hai hệ số sức chịu tải như sau:

ϕ

tg

N qmax −1

(3.19) Dù vậy, sức chịu tải cực hạn theo các công thức tính toán vẫn tăng tuyến tính theo chiều sâu của mũi cọc

Trong khi đó, trong một lớp đất, thực nghiệm chứng tỏ rằng sức chịu mũi của đất ở mũi cọc chỉ tăng đến một độ sâu nhất định rồi không đổi nữa kể kể từ độ

Nhiều nghiên cứu về sức chịu tải của cọc cũng cho thấy rằng tính sức chịu tải của cọc theo các thí nghiệm khảo sát địa chất tại hiện trường cho kết quả gần với thực tế làm việc của cọc hơn như : thí nghiệm xuyên tĩnh, xuyên động, nén ép ngang

Hầu hết các nghiên cứu thực nghiệm hoạt động của nền cọc, cho thấy khu vực ảnh hưởng bởi lực ma sát của cọc lan rộng dần từ trên mặt đất đến chiều sâu

3 lần đường kính của cọc và phạm vi nền của mũi cọc khoảng 2D dưới mũi cọc và 4D trên mũi cọc