Tính c ấ p thi ế t c ủa đề tài
Trong quá trình thi công xây dựng, công tác hố móng là một nhiệm vụ quan trọng và tốn nhiều thời gian, phụ thuộc vào điều kiện địa chất và thủy văn của khu vực Việc thực hiện các kiểu hố móng sâu khác nhau yêu cầu biện pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách hố, đồng thời áp dụng công nghệ thi công hợp lý về kỹ thuật, kinh tế và an toàn môi trường, tránh ảnh hưởng tiêu cực đến các công trình lân cận.
Sự cố trong thi công hố đào móng công trình thường xảy ra do việc lựa chọn giải pháp thi công không phù hợp với điều kiện địa chất và thuỷ văn của công trình.
Sự chuyển dịch đất nền quanh hố đào có thể xảy ra trong quá trình đào móng hoặc sau khi đã lấp đất, đặc biệt khi nhà thầu thiếu kinh nghiệm và thông tin khảo sát đáng tin cậy Vấn đề này luôn là chủ đề thời sự quan trọng trong ngành xây dựng, đòi hỏi kỹ sư xây dựng nền móng phải có kiến thức và kỹ năng vững vàng để xử lý.
Hình ảnh gia cố hố đào tại một công trình trong thành phố Hồ Chí Minh
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều biện pháp bảo vệ và gia cố nền móng đã được áp dụng thành công, như hệ thống cọc xi măng đất, công nghệ khoan phụt Jet-Grouting, và cừ thép Tuy nhiên, những công trình có hố móng sâu vào tầng cát mịn với hệ số thấm lớn thường gặp khó khăn trong thi công Do đó, nghiên cứu và đề xuất biện pháp thi công phù hợp với đặc thù công trình và điều kiện địa chất là rất quan trọng để tiết kiệm chi phí, đẩy nhanh tiến độ và đảm bảo an toàn lao động Đề tài “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xử lý hố móng trong điều kiện nền cát và mực nước ngầm cao, áp dụng cho công trình cải tạo lòng dẫn sông Tích” đại diện cho một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này.
M ục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật xử lý hốmóng trong điều kiện nền cát và mực nước ngầm cao.
Cách ti ế p c ận và phương pháp nghiên cứ u
Luận văn chủ yếu sử dụng kết hợp các phương pháp:
– Phương pháp nghiên cứu lý thuyết;
– Phương pháp quan sát trực tiếp;
– Phương pháp kế thừa những kết quảđã tổng kết, nghiên cứu.
K ế t qu ả d ự ki ến đạt đượ c
Phân tích các phương pháp xử lý hố móng trong điều kiện địa chất nền yếu là rất cần thiết để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình Đối với hố móng trong điều kiện nền cát và mực nước ngầm cao, cần đề xuất các biện pháp thi công phù hợp nhằm giảm thiểu rủi ro sụt lún và ngập nước Các giải pháp này sẽ được áp dụng cho dự án tiếp nước Sông Tích, nhằm tối ưu hóa hiệu quả thi công và đảm bảo chất lượng công trình.
N ộ i dung c ủ a lu ận văn
Bài luận văn này bắt đầu bằng việc nhấn mạnh tầm quan trọng của đề tài, xác định các mục tiêu cần đạt được, cùng với các phương pháp và cách tiếp cận để thực hiện những mục tiêu đó Luận văn được cấu trúc thành 3 chương chính, kèm theo phụ lục và danh mục tài liệu tham khảo.
T Ổ NG QUAN V Ề CÁC GI Ả I PHÁP K Ỹ THU Ậ T THI CÔNG CÔNG TRÌNH TRÊN N ỀN ĐẤ T Y Ế U
N ền đấ t y ếu và đặc điểm cơ bả n c ủ a n ền đấ t y ế u
Nền đất yếu không đủ sức chịu tải và độ bền, gây ra biến dạng lớn, vì vậy không thể làm nền cho công trình xây dựng Trong quá trình xây dựng các công trình dân dụng và cầu đường, việc gặp phải nền đất yếu là điều phổ biến Để tăng sức chịu tải và giảm độ lún, cần áp dụng các phương pháp xử lý nền móng phù hợp với đặc điểm của lớp đất yếu Nhiều công trình đã gặp sự cố như lún và sập do thiếu biện pháp xử lý đúng đắn và không đánh giá chính xác tính chất cơ lý của nền đất Việc đánh giá này, chủ yếu thông qua các thí nghiệm trong phòng và hiện trường, là rất khó khăn và đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tiễn để giảm thiểu sự cố và hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu.
Nền đất yếu có một sốđặc điểm chung như sau [1]:
– Khảnăng chịu lực vào khoảng 0,5 – 1 kG/cm2
– Đất có tính nén lún lớn ( a > 0,1 cm 2 /kG);
– Mo đun biến dạng bé (E < 50kG/cm2);
– Hàm lượng nước trong đất cao, độbão hòa nước G > 0,8, dung trọng nhỏ;
1.1.2 Đặc điểm của một số loại đất yếu
Trong thực tế xây dựng, chúng ta thường gặp một số loại đất yếu sau: Đất sét yếu; đất cát yếu; than bùn và đất than bùn [1]
1.1.2.1 Đất sét yếu Đặc điểm biến dạng:
Biến dạng của đất sét yếu được xác định bởi bản chất mối liên kết giữa các hạt Các loại biến dạng của đất sét yếu có thể được phân loại như sau:
+ Biến dạng khôi phục, gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng cấu trúc hấp phụ + Biến dạng dư: chỉ gồm biến dạng cấu trúc
Biến dạng của đất sét yếu xảy ra do sự phá hủy các liên kết cấu trúc và sự biến đổi của màng hấp phụ nước Hai loại biến dạng chính của đất sét yếu bao gồm biến dạng cấu trúc và biến dạng cấu trúc hấp phụ.
Đất sét yếu có tính chất lưu biến, thể hiện qua khả năng dẻo nhớt và sự thay đổi độ bền dưới tác động của tải trọng lâu dài Tính chất này cho phép đất sét thay đổi tính chất vật lý của nó theo thời gian.
Hiện tượng dão trong đất sét yếu xảy ra do sự ép thoát nước tự do khi nén chặt, dẫn đến sự thay đổi mật độ kết cấu của đất Sự chuyển dịch của các hạt và khối đất, cùng với sự thay đổi trong định hướng của chúng dưới tác dụng của tải trọng, là những yếu tố quan trọng liên quan đến hiện tượng này.
Cát được coi là yếu khi có kích thước hạt nhỏ và kết cấu rời rạc, đặc biệt khi ở trạng thái bão hòa nước Loại cát này có thể bị nén chặt và hóa lỏng, chứa nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét Khi chịu tác động rung hoặc chấn động, cát trở thành trạng thái lỏng nhớt, được gọi là cát chảy Đặc điểm quan trọng nhất của cát là khả năng nén chặt nhanh và độ thấm nước lớn Khi cát gồm những hạt nhỏ và bão hòa nước, hiện tượng cát chảy xảy ra, gây nguy hiểm cho các công trình và công tác thi công.
1.1.2.3 Bùn, than bùn và đất than bùn
Bùn là trầm tích hiện đại hình thành từ việc tích lũy các vật liệu phân tán mịn qua cơ học hoặc hóa học tại đáy sông hồ và bãi lầy Nó chỉ xuất hiện ở những vùng chứa nước, là các trầm tích mới lắng đọng, có độ ẩm cao và rất yếu về khả năng chịu lực Thành phần bùn có thể bao gồm cát pha sét, sét pha cát, sét, và cát nhỏ Độ bền của bùn rất thấp, với góc ma sát có thể bằng 0, và chỉ khi mất nước thì góc ma sát mới xuất hiện.
Việc xây dựng công trình trên nền bùn chỉ có thể được thực hiện sau khi đã tiến hành các biện pháp xử lý nền
Than bùn là loại đất có nguồn gốc hữu cơ, hình thành từ sự phân hủy của các di tích thực vật tại các bãi lầy Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao từ 85 đến 95% Đây là loại đất bị nén lún không đều và mạnh, do đó khi xây dựng công trình ở khu vực than bùn, cần áp dụng các biện pháp như làm đai cốt thép, khe lún, làm nền cọc hoặc thay thế một phần than bùn để đảm bảo độ ổn định.
Các gi ả i pháp k ỹ thu ậ t thi công công trình trên n ền đấ t y ế u
Để xây dựng công trình trên nền đất yếu, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả năng chịu lực của đất, tạo ra nền nhân tạo Việc xử lý nền đất yếu phụ thuộc vào các yếu tố như đặc điểm của công trình và tính chất của nền đất Từ đó, các nhà thiết kế sẽ đưa ra những biện pháp xử lý phù hợp, được chia thành ba nhóm chính.
– Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
– Các biện pháp xử lý về móng
– Các biện pháp xử lý nền
1.2.1 Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình.
Kết cấu công trình có thể bị hư hỏng do biến dạng không đạt yêu cầu, như lún hoặc lún lệch do nền đất yếu và sức chịu tải thấp Để giảm áp lực lên mặt nền và tăng khả năng chịu lực của kết cấu, các biện pháp cải thiện kết cấu thường được áp dụng.
Sử dụng vật liệu và kết cấu nhẹ, thanh mảnh giúp giảm trọng lượng của công trình, từ đó giảm tĩnh tải lên móng, nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực cần thiết.
Tăng cường sự linh hoạt của kết cấu công trình, bao gồm cả móng, thông qua việc sử dụng kết cấu tĩnh định và phân cắt các bộ phận bằng khe lún, giúp giảm ứng suất phụ khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều Đồng thời, nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu bằng cách sử dụng đai bê tông cốt thép, giúp tăng cường khả năng chịu ứng suất kéo khi uốn, và gia cố tại các vị trí có nguy cơ xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.
Hình 1 1 Sơ đồ bố trí khe lún
1.2.2 Các biện pháp xử lý về móng
Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương pháp xử lý vềmóng thường dùng như [1]:
Thay đổi chiều sâu chôn móng giúp cải thiện khả năng chịu tải và giảm lún cho nền Khi tăng chiều sâu chôn móng, sức chịu tải của nền tăng lên, đồng thời ứng suất gây lún giảm, dẫn đến độ lún của móng cũng giảm Việc đặt móng ở các tầng đất sâu hơn, có độ chặt và ổn định tốt hơn, là một lợi ích quan trọng Tuy nhiên, cần cân nhắc kỹ lưỡng giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật khi điều chỉnh chiều sâu chôn móng.
Hình 1 1 Thay đổi chiều sâu và kích thước móng
Thay đổi kích thước và hình dáng móng có thể giảm áp lực lên mặt nền, cải thiện điều kiện chịu tải và biến dạng của nền Việc tăng diện tích đáy móng giúp giảm áp lực tác dụng và độ lún của công trình Tuy nhiên, đối với đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu, biện pháp này không hoàn toàn hiệu quả.
Để phù hợp với điều kiện địa chất công trình, cần thay đổi loại móng và độ cứng của móng Có thể thay móng đơn bằng các loại móng như móng băng, móng băng giao thoa, móng bè hoặc móng hộp Nếu sử dụng móng băng mà biến dạng vẫn lớn, cần tăng khả năng chịu lực cho móng Độ cứng của móng bản và móng băng càng lớn thì biến dạng và độ lún sẽ giảm Các biện pháp như tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, và bố trí các sườn tăng cường cho móng bản lớn cũng rất hiệu quả.
1.2.3 Các biện pháp xử lý nền
Khi các biện pháp kết cấu và móng không đáp ứng yêu cầu thiết kế, việc xử lý nền trở nên cần thiết Xử lý nền nhằm cải thiện các chỉ tiêu cơ lý và hóa học, từ đó nâng cao khả năng chịu lực, ngăn ngừa lún, thấm nước, trượt và lật cho nền công trình.
Phương pháp thay nền là kỹ thuật ít được áp dụng, trong đó nhà thầu xây dựng thay thế một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao, như gối cát hoặc đệm cát Phương pháp này yêu cầu chi phí và thời gian thi công lâu dài, nhưng có thể áp dụng cho mọi điều kiện địa chất Ngoài ra, có thể kết hợp với phương pháp nén thêm đất khô trong điều kiện đất mùn xốp Việc sử dụng vải địa kỹ thuật là cần thiết để tăng cường khả năng chịu lực giữa các lớp đất mới.
Hình 1 2 Xử lý nền bằng phương pháp đệm cát Các phương pháp cơ học
Nhóm phương pháp làm chặt nền phổ biến bao gồm các kỹ thuật như nén trước với tải trọng tĩnh, đầm chấn động, sử dụng cọc không thấm, lưới nền cơ học, thuốc nổ sâu, giếng cát, và các loại cọc như cọc cát, cọc xi măng đất, cọc vôi Các phương pháp này, bao gồm cả vải địa kỹ thuật và đệm cát, nhằm gia cố nền bằng tác nhân cơ học, được áp dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả kinh tế cao Nhiều công trình tại Việt Nam đã ứng dụng những giải pháp này.
- Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m cọc xi măng đất có đường kính 0,6m thi công bằng trộn khô
Hầm đường bộ Kim Liên tại Hà Nội được xây dựng trong khu vực có địa chất yếu, đặc biệt là khu vực phía đường Đào Duy Anh Để cải tạo nền đất dưới hầm, phương pháp cột đất gia cố xi măng được áp dụng với độ dày khoảng 1,5-6m Mục đích của việc gia cố này không phải để củng cố nền đất mà chủ yếu là nhằm chống trượt trồi khi đào sâu hơn 10m Việc gia cố không được thực hiện ở tất cả các vị trí mà phụ thuộc vào điều kiện địa chất từng khu vực.
- Dự án nâng cấp cảng hàng không Cát Bi – Hải Phòng sử dụng cọc xi măng đất để gia cố nền, chiều sâu cọc 13 ÷ 15m, đường kính 0,8m
Dự án nâng cấp và cải tạo trạm bơm tiêu Bình Phú tại Thạch Thất, Hà Nội, sử dụng cọc bê tông cốt thép để gia cố nền trạm bơm và khu vực nhà trạm Mỗi cọc có chiều dài 10m, kích thước 30x30cm và được thi công với mật độ 1 đến 1,2m/cọc.
Hình 1 3 Cọc bê tông xử lý nền trạm bơm tiêu Bình Phú – Hà Nội
Phương pháp sử dụng khí nóng trên 800 độ C để cải thiện đặc tính lý hóa của nền đất yếu là một giải pháp độc đáo, có thể kết hợp với các phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên thuận lợi Đặc biệt hiệu quả trong các khu vực có địa chất đất sét hoặc đất cát mịn, phương pháp này tuy yêu cầu một lượng năng lượng đáng kể nhưng mang lại kết quả khả quan.
Trong 40 năm qua, các phương pháp cải thiện đất bằng hóa chất đã thu hút sự chú ý đáng kể, bao gồm xi măng, thủy tinh và silicat hóa Phương pháp xi măng hóa và cọc xi măng đất được ưa chuộng nhờ tính tiện lợi và phổ biến Gần đây, nghiên cứu về việc gia cường cọc xi măng đất đã diễn ra tích cực trong vòng 20 năm qua Tuy nhiên, việc sử dụng thủy tinh ít phổ biến do độ bền không cao, trong khi phương pháp điện hóa ít được áp dụng do yêu cầu công nghệ phức tạp.
Phương pháp sử dụng vi sinh vật để cải thiện đặc tính của đất yếu và giảm thiểu tình trạng ngập úng trong công trình địa chất đang ngày càng được chú ý Mặc dù thời gian thi công kéo dài có thể là một yếu tố hạn chế, nhưng phương pháp này nhận được sự ủng hộ lớn về mặt kinh tế nhờ vào hiệu quả bền vững mà nó mang lại.
Phân tích đánh giá các sự c ố h ố móng công trình trong điề u ki ệ n n ề n y ế u
Khi thi công hố móng trên nền đất yếu, sự cố là điều khó tránh khỏi Các sự cố này rất đa dạng và mỗi loại sự cố yêu cầu những biện pháp xử lý khác nhau Dưới đây là một số sự cố thường gặp và cách xử lý khi thi công hố đào trong vùng đất yếu.
1.3.1 Sạt trượt thành hố đào Đây là sự cốthường xảy ra nhất khi thi công hốmóng sâu trong điều kiện nền đất yếu Sạt trượt xảy ra khi điều kiện cân bằng của khối đất bị phá hủy Các nguyên nhân gây trượt chính thường là: tăng cao độ dốc của sườn dốc khi cắt xén, xói lở, khi thi công mái quá dốc; giảm độ bền của đất đá do biến đổi trạng thái vật lí khi tẩm ướt, trương nở, giảm độ chặt, phong hoá, phá huỷ kết cấu tự nhiên, các hiện tượng từ biến trong đất đá; tác động của áp lực thuỷtĩnh và thuỷđộng lên khối nền, gây nên biến dạng thấm (xói ngầm, chảy trôi, biến thành trạng thái cát chảy v.v.); các tác động bên ngoài như chất tải trên sườn dốc, dao động địa chấn và vi địa chấn, v.v Mỗi một nguyên nhân riêng biệt kể trên đều có thể làm mất cân bằng của các khối đất đá ở sườn dốc, nhưng thông thường là do tác động đồng thời của một số trong những nguyên nhân đó.
Biện pháp xử lý sạt trượt
Sạt trượt có thể gây biến dạng cho thành vách hố móng, làm tăng khối lượng đào và đặc biệt gây nguy hiểm cho con người cũng như máy móc thi công dưới hố móng Để phòng ngừa hiện tượng sạt trượt, có thể áp dụng một số phương án hiệu quả.
- Sử dụng tường cừcùng như các biện pháp khác để bảo vệ thành vách
- Hạcác cơ khi chiều sâu hốđào lớn
- Hạn chế việc chất tải lên mái đào
Cát chảy là hiện tượng dòng bùn cát dạng dịch thể dẻo nhớt chảy vào công trình đào, gây biến dạng hố móng và làm mất ổn định cho các công trình xung quanh Hiện tượng này thường xảy ra với cát hạt nhỏ, cát hạt mịn, và bùn sét pha chứa hữu cơ, đặc biệt khi chúng bão hòa nước.
Theo cơ chế, tính chất và nguyên nhân phát sinh, có thể chia cát chảy làm hai loại: Cát chảy giả và cát chảy thật
Cát chảy thật xảy ra trong đất cát không đồng nhất với 3%÷5% hạt sét và hữu cơ, do ma sát giữa các hạt cát nhỏ Đặc điểm của cát chảy thật bao gồm góc nghỉ tự nhiên khi thoát nước từ 5÷7 độ, khả năng thoát nước dễ dàng và nước đục.
Cát chảy giả xuất hiện trong đất cát sạch, không có lực dính kết và không chứa hạt sét hay hữu cơ Nguyên nhân chính là áp lực thủy động lớn, khiến các hạt đất di chuyển theo hướng gradient thấm Đặc điểm của cát chảy giả bao gồm góc nghỉ tự nhiên khi thoát nước từ 28 đến 32 độ, nước dễ dàng thoát ra khỏi đất và nước trong.
1.3.2.2 Biện pháp xử lý cát chảy
Cát chảy có thể gây ra hiện tượng trượt và sụt lún khi đào hố móng, dẫn đến biến dạng bề mặt các công trình lân cận và tăng khối lượng đất cần đào Để khắc phục tình trạng này, có thể áp dụng một số giải pháp hiệu quả.
- Bóc bỏ nếu tầng cát chảy nằm nông và mỏng
- Hạ thấp mực nước ngầm tại khu vực xây dựng, giảm gradien thủy lực dòng thấm để làm khô vùng cát chảy trong thời gian xây dựng
- Làm tường cừ vây quanh hố móng
- Gia cố vùng cát chảy (làm đông cứng đất, xi măng hóa, silicat hóa), làm chặt đất tại khu vực xây dựng
Hình 1 3 Cát chảy vào hố móng công trình và biện pháp xử lý
Xói ngầm là hiện tượng cuốn trôi hạt đất, đá và cát nhỏ dưới tác động của dòng thấm, dẫn đến việc hình thành các lỗ rỗng và khe rỗng trong đất đá Hiện tượng này có thể gây sụt lún mặt đất và hư hỏng công trình Tại Việt Nam, nhiều công trình, đặc biệt là đê điều, đã bị thiệt hại do xói ngầm.
Hình 1 4 Xói ngầm tại đập Tắc Giang
1.3.3.1 Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm Để xói ngầm phát sinh cần hai điều kiện vềđất và dòng thấm: về nền đất và về dòng thấm [9]
Nền đất cần có các lỗ rỗng đủ lớn để hạt vụn có thể đi qua, với tỷ lệ đường kính giữa hạt lớn nhất và nhỏ nhất D/d > 20 Khi đất đá có nhiều cỡ hạt, đường kính lỗ rỗng thường giảm, làm giảm khả năng xói ngầm Xói ngầm xảy ra trong trường hợp có hai tầng thấm nước khác nhau khi sự chênh lệch hệ số thấm vượt quá hai lần, tức là K2/K1 > 2.
1 và 2) Đối với dòng thấm phải có năng lượng đủ lớn, dòng thấm chảy rối và trong cát
Hiện nay, nhiều công trình thực nghiệm đã được thực hiện trong lĩnh vực xác định điều kiện xói ngầm E.A Zamarin đã phát triển công thức xác định I gh dựa trên mối quan hệ giữa độ rỗng và dung trọng hạt.
Trong đó: γs - dung trọng hạt đất ; γn - dung trọng nước; n - độ rỗng của đất
1.3.3.2 Ảnh hưởng của xói ngầm và biện pháp xử lý
Xói ngầm tạo ra lỗ rỗng trong nền, gây mất ổn định cường độ và làm biến dạng, lún không đều, dẫn đến tình trạng thấm mất nước ở các công trình ngăn nước Để khắc phục hiện tượng này, cần áp dụng các biện pháp giữ lại cốt đất, ngăn chặn hạt nhỏ bị cuốn theo dòng thấm Các biện pháp chính thường được sử dụng bao gồm điều tiết dòng thấm thông qua việc điều chỉnh dòng chảy mặt hoặc kéo dài dòng thấm để giảm gradient thấm, từ đó giảm thiểu hoặc triệt tiêu xói ngầm, chẳng hạn như sử dụng sân phủ, tường cừ, màn chắn và khống chế nước mặt dao động.
Gia cố đất đá là phương pháp nhằm tăng trị số gradien thấm tới hạn, bao gồm việc đầm chặt đất và phun vữa để gắn kết các thành phần đất đá Điều này giúp giảm độ rỗng và tăng cường sự liên kết giữa các hạt đất đá, từ đó cải thiện độ bền và ổn định của công trình.
Biện pháp gia cố thích hợp cho công trình đất đắp, cho nền công trình có gradien thấm cao
Để tạo lớp đất chống xói ngầm hiệu quả, cần lắp đặt các thiết bị lọc ngược nhằm tạo ra lớp lọc tự nhiên, giảm gradient thấm và ngăn chặn sự di chuyển của hạt đất đá Thiết bị lọc ngược này rất phù hợp với các công trình đắp, thường được bố trí sau tường chắn, vách âu thuyền, hạ lưu đập và cống nước.
Ngày nay, sự tiến bộ của khoa học công nghệ đã cho phép thi công công trình trong mọi điều kiện địa chất, từ đơn giản đến phức tạp Cùng với đó, các công nghệ thi công và biện pháp xử lý nền đất cũng phát triển mạnh mẽ, nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.
Chương 1 của luận văn đã khái quát về nền đất yếu cũng như các giải pháp xử lý nền đất yếu được sử dụng hiện nay Có thể thấy, các biện pháp xử lý nền ngày càng phong phú và đa dạng, các công nghệ mới được áp dụng và mang lại hiệu quả cao Đây sẽ là cơ sở để đưa ra những giải pháp khi thi công hố móng trong điều kiện địa chất nền này.
CÁC GI Ả I PHÁP X Ử LÝ H Ố MÓNG TRONG ĐIỀ U KI Ệ N N Ề N CÁT VÀ M ỰC NƯỚ C NG Ầ M CAO
H ố móng và các phương pháp thi công hố móng
2.1.1 Hố móng và đặc điểm của công trình hố móng
Hố móng là công trình tạm thời nhưng có chi phí cao và khối lượng công việc lớn Công trình này ảnh hưởng rộng rãi, yêu cầu kỹ thuật thi công phức tạp và dễ xảy ra sự cố, dẫn đến tranh chấp trong xây dựng Đồng thời, hố móng là yếu tố quan trọng để giảm giá thành và đảm bảo chất lượng công trình.
Tính chất của đất đá có sự biến đổi lớn, trong khi tính không đồng đều của địa chất thủy văn làm cho số liệu khảo sát trở nên phân tán và khó đại diện cho tổng thể các tầng đất Điều này dẫn đến độ chính xác thấp, gây khó khăn cho thiết kế và thi công hố móng Việc đào hố móng trong điều kiện nền yếu, mực nước ngầm cao và các yếu tố phức tạp khác dễ dẫn đến trượt lở đất, mất ổn định hố móng, dịch chuyển vị trí thân cọc, và làm hư hại cấu trúc chắn giữ, gây nguy hiểm cho các công trình xung quanh.
Công trình hố móng bao gồm nhiều khâu liên quan chặt chẽ như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước ngầm và đào đất Sự thất bại ở bất kỳ khâu nào cũng có thể dẫn đến đổ vỡ, gây thiệt hại và làm chậm tiến độ Thi công hố móng tại các hiện trường lân cận, như đóng cọc và hạ mực nước ngầm, có thể ảnh hưởng lẫn nhau, làm gia tăng các yếu tố bất lợi và tiềm ẩn nguy cơ xảy ra sự cố.
Công trình hố móng thường có thời gian thi công kéo dài và trải qua nhiều giai đoạn từ việc đào móng cho đến khi hoàn thành các công trình ngầm Trong quá trình thi công, các yếu tố như chấn động, chất tải và sai phạm có thể ảnh hưởng đến độ an toàn của công trình Do đó, tính ngẫu nhiên của mức độ an toàn là khá lớn và các sự cố thường xảy ra một cách bất ngờ.
2.1.2 Các biện pháp thi công hố móng
Hiện nay, biện pháp thi công hố đào ở Việt Nam chủ yếu bao gồm phương pháp Top-Down và thi công đào mở Việc lựa chọn phương pháp thi công phụ thuộc vào từng công trình và đơn vị thi công, tuy nhiên vẫn chưa có một chuẩn mực rõ ràng để áp dụng Điều này tạo ra nhiều khó khăn cho các đơn vị thi công trong việc quyết định biện pháp thi công phù hợp.
Phương pháp thi công Top-Down (từ trên xuống) được áp dụng theo thứ tự từ trên xuống dưới, thường được sử dụng trong xây dựng dân dụng, đặc biệt là cho các công trình cao tầng với nhiều tầng hầm Kết cấu hầm được xây dựng bên trong khối đào và sau khi hoàn thành, sẽ được lấp lại để phục hồi mặt bằng ban đầu Quy trình thi công bao gồm 6 bước cụ thể.
– BƯỚC 1: Thi công kết cấu chắn giữ;
– BƯỚC 2: Đào đất và lắp dựng hệ thanh chống;
– BƯỚC 3: Thi công sàn tầng 1 (chừa lại khoảng trống để thi công tầng phía dưới);
– BƯỚC 4: Thi công các tầng phía dưới cho đến hết;
– BƯỚC 5: Thi công tường, tháo dỡ thanh chống giữa, bịt kín khoảng trống giữa các sàn;
– BƯỚC 6: Hoàn thiện công trình;
Các bước thi công được mô tả trên hình 2.1
Hình 2 1 Các bước thi công Top-Down
Phương án thi công này mang lại lợi ích như tiết kiệm diện tích đào móng và giảm chi phí xây tường chắn đất, đồng thời tăng tốc độ thi công Tuy nhiên, nhược điểm của nó là kết cấu cột tầng hầm phức tạp và yêu cầu kinh nghiệm cao trong quá trình thực hiện Việc thi công trong không gian kín cũng gây khó khăn cho cơ giới hóa, ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động Hơn nữa, thời gian thi công hố đào kéo dài có thể dẫn đến sự chuyển vị của nền đất xung quanh, làm mất nước và tăng nhanh chuyển vị, từ đó gây lún lệch cho các công trình lân cận Do đó, cần chú ý đến thời gian thi công để tránh ảnh hưởng đến các công trình xung quanh.
2.1.2.2 Bi ện pháp đào mở
Dựa trên điều kiện hiện trường, biện pháp thi công đào mở được phân chia thành hai loại: đào không có chắn giữ và đào có chắn giữ Quy trình và nội dung công việc đào hố móng được thể hiện rõ trong sơ đồ hình 2.2.
Hình 2 2 Thi công hố móng sâu theo phương thức đào mở Đào không có chắn giữ
Phương pháp đào không có chắn giữ hay đào toàn mặt cắt được sử dụng trong điều kiện địa chất nền tốt, nơi mái hố móng có khả năng tự ổn định cao mà không cần các biện pháp bảo vệ chống sạt trượt.
Hình 2 3 Thi công hố móng không có chắn giữ
Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, hố đào có thể nghiêng hoặc thẳng đứng Quy trình thi công bắt đầu bằng việc đào đất đến độ sâu thiết kế, sau đó thực hiện từng kết cấu móng và lấp đất hoàn công cho phần đã thi công Cần tổ chức thi công đào thử với quan trắc địa kỹ thuật phù hợp để chọn biện pháp thi công hiệu quả Khi áp dụng phương pháp thi công hố đào với mái dốc tự nhiên, cần xác định độ dốc mái bằng số liệu khảo sát địa kỹ thuật hoặc thực nghiệm Phương pháp này có ưu điểm thi công nhanh, tiết kiệm chi phí kết cấu chắn giữ và cho phép sử dụng cơ đào để vận chuyển đất đá và nguyên vật liệu Tuy nhiên, nhược điểm là yêu cầu mặt bằng thi công rộng và khối lượng đào lớn.
Khi không thể thi công đào đất với mái dốc tự nhiên hoặc trong không gian chật hẹp, cần áp dụng biện pháp chống giữ thành hố đào bằng các giải pháp như tường cừ ván thép, tường cừ bằng cọc đất xi măng, tường cừ bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc cọc khoan nhồi, cùng với tường bê tông cốt thép trong đất Việc sử dụng tường cừ đòi hỏi phải xác định các thông số kỹ thuật như vị trí, độ sâu, kích thước tiết diện ngang, hệ kết cấu neo và chống đỡ, cũng như yêu cầu khả năng chống thấm của tường cừ nếu cần thiết.
Hình 2 4 Chắn giữ vách hồ đào bằng cọc ván thép
Phương pháp thi công này bắt đầu bằng việc đào đất đến độ sâu xác định, sau đó tiến hành lắp đặt kết cấu bảo vệ mái Sau khi hoàn tất kết cấu bảo vệ, hố móng mới được thi công Ưu điểm của phương pháp này là khả năng thi công trong điều kiện địa chất yếu và tại các khu vực chật hẹp như đô thị và khu đông dân cư Tuy nhiên, nó yêu cầu kỹ thuật thi công cao và chi phí tương đối lớn.
Ngoài hai phương pháp thi công truyền thống, phương pháp Semi-Topdown cũng được áp dụng, kết hợp giữa thi công Top-down và đào mở Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian thi công, mặc dù chuyển vị ban đầu của kết cấu chắn giữ thành hố đào có thể lớn Đây là lựa chọn lý tưởng cho việc thi công hố đào sâu.
Các biện pháp thi công hố đào hiện nay đều gây ra chuyển vị cho đất nền xung quanh, ảnh hưởng xấu đến các công trình lân cận Vì vậy, trong quá trình thi công hố đào, cần thực hiện quan trắc địa kỹ thuật, bao gồm quan trắc chuyển vị của tường chắn, quan trắc nước dưới đất, và quan trắc lún đất nền cũng như công trình lân cận.
Các gi ả i pháp công ngh ệ x ử lý h ố móng trong điề u ki ện đị a ch ấ t y ế u
Khả năng chịu lực của nền đất yếu gần như không có, dẫn đến việc máy móc và thiết bị thi công thiếu vị trí đứng an toàn Trong quá trình thi công, khối đất có thể xảy ra sạt trượt hoặc lún sụt bất cứ lúc nào Ngoài việc xử lý nền đất như đã đề cập, cần chú ý đến hai vấn đề quan trọng khác là bảo vệ thành vách hố đào và bơm tiêu nước ngầm Những công việc này không chỉ có khối lượng lớn mà còn yêu cầu kỹ thuật thi công cao, ảnh hưởng quyết định đến tiến độ và chất lượng công trình.
2.2.1 Bảo vệ thành vách hố đào
Hiện nay, sự phát triển của khoa học công nghệ đã mang lại nhiều phương pháp bảo vệ mái hố móng sâu trong thi công trên nền đất yếu Tùy thuộc vào từng loại công trình và điều kiện địa chất, việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng Dưới đây là một số phương pháp chính.
- Chắn giữ bằng cọc trộn dưới sâu
- Chắn giữ bằng cọc hàng
- Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất
- Chắn giữ bằng thanh thanh neo
2.2.1.1 Bảo vệ bằng cọc trộn dưới sâu
Cọc trộn dưới sâu là một phương pháp hiện đại để gia cố nền đất, sử dụng các chất như xi măng và vôi làm chất đóng rắn Phương pháp này áp dụng máy trộn dưới sâu để trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn, tận dụng các phản ứng hóa học và vật lý giữa chúng Kết quả là đất mềm được chuyển hóa thành một thể cọc đồng nhất, ổn định và có cường độ nhất định.
Sau chiến tranh thế giới thứ hai, Mỹ tiên phong trong nghiên cứu cọc xi măng trộn tại chỗ (MIP) với đường kính 0,3÷0,4m và chiều dài 10÷12m Năm 1974, Trạm nghiên cứu kỹ thuật bén cảng Nhật Bản đã hợp tác nghiên cứu thành công phương pháp trộn xi măng để gia cố (CMC) Đến năm 1977, Trung Quốc bắt đầu thực hiện thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu chế tạo máy hai trục đầu tiên để trộn dưới sâu Năm 1990, lĩnh vực này tiếp tục phát triển với nhiều ứng dụng mới.
Nhật Bản đã phát triển công nghệ thi công trộn dưới sâu mới mang tên phương pháp RR Phương pháp này cho phép thi công bằng cách trộn lên xuống, lắc ngang và quay vòng, tạo thành cọc có đường kính lên tới 2m.
Tại Việt Nam, phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu thập kỷ
80 thế kỷ trước, dưới sự hỗ trợ của Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI), một thiết bị thi công đã được phát triển với sự chủ trì của TS Nguyễn Trấp Đề tài này đã được hoàn thành vào năm
1986 thiết bịđược chuyển giao cho LICOGI
Phương pháp trộn dưới sâu là giải pháp hiệu quả cho các loại đất như đất sét dẻo bão hòa, bao gồm bùn nhão, đất bùn, đất sét và đất sét bột, với độ sâu gia cố đạt 50÷60m Hiệu quả của phương pháp này cao khi gia cố đất yếu có khoáng vật đát sét chứa đá cao lanh, đá cao lanh nhiều nước và đá măng tô Tuy nhiên, đối với nền đất chứa đá ilic, chất chloride và hàm lượng chất hữu cơ cao, hiệu quả của phương pháp sẽ giảm đáng kể.
Trụ đất xi măng không chỉ có chức năng ổn định hố đào mà còn được ứng dụng để gia cố nền đất, tăng khả năng chống trượt cho mái dốc, ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng của đất rời và giảm thiểu tác động chấn động đến các công trình lân cận Những ưu điểm nổi bật của cọc xi măng đất bao gồm khả năng cải thiện độ bền và ổn định của nền đất.
Thi công cọc diễn ra nhanh chóng và đơn giản, giúp tiết kiệm thời gian thi công hơn 50% nhờ vào việc không cần chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ.
- Hiệu quả kinh tế cao Giá thành hạhơn nhiều so với phương án xử lý khác
- Rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực đất yếu như: bãi bồi, ven sông, ven biển
- Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước
- Khảnăng xử lý sâu (có thểđến 50m)
- Địa chất nền đất pha cát càng phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy cao
Thi công cọc trộn dưới sâu có thể thực hiện bằng phương pháp ướt (phun vữa) hoặc phương pháp khô (phun bột), trong đó phương pháp ướt hiện đang được ưa chuộng hơn Quy trình thi công theo phương pháp ướt được tóm tắt thành 6 bước, bắt đầu bằng việc định vị máy khoan tại vị trí cần khoan bằng máy toàn đạc điện tử, sau đó tiến hành khoan vào đất cho đến khi đạt độ sâu theo thiết kế.
Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo qui định và trộn đều, tốc độ mũi khoan đi xuống : 0,5m ÷ 0,7m/phút
Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan đi xuống, bơm vữa và trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa thiết kế
Khi đạt đến độ sâu mong muốn của mũi cọc, quá trình khoan và bơm vữa sẽ dừng lại Tiếp theo, cần khoan sẽ được quay ngược lại và rút lên, trong khi đó vữa sẽ được trộn đều và nén chặt trong lòng cọc nhờ cấu tạo của mũi khoan Sau khi mũi khoan được rút lên khỏi miệng hố, công tác khoan cọc sẽ hoàn tất Hình 2.5 minh họa quy trình thi công cọc xi măng đất trong dự án nâng cấp sân bay Cát Bi – Hải Phòng.
Hình 2 6 Cọc xi măng đất được đào lên
2.2.1.2 Bảo vệ bằng cọc hàng
Khi thi công hố móng ở những khu vực không thể tạo mái dốc hoặc bị hạn chế bởi hiện trường, việc chắn giữ có thể thực hiện bằng cọc hàng khi độ sâu từ 6-10m Các loại cọc sử dụng bao gồm cọc nhồi khoan lỗ, cọc đào bằng nhân công, cọc bản bê tông cốt thép đúc sẵn, hoặc cọc bản thép.
Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm:
Chắn giữ cọc hàng theo kiểu dãy cột là phương pháp hiệu quả khi đất xung quanh hố ổn định và mực nước ngầm thấp Phương pháp này tận dụng hiệu ứng vòm giữa các cọc gần nhau, đặc biệt khi sử dụng cọc nhồi khoan lỗ hoặc cọc đào lỗ đặt thưa để bảo vệ mái đất.
Chắn giữ bằng cọc liên tục là giải pháp hiệu quả trong đất yếu, nơi không thể hình thành vòm đất Cọc khoan lỗ được xếp thành hàng liên tục và có thể chồng lên nhau Khi cường độ bê tông chưa đạt yêu cầu, có thể sử dụng cọc rễ cây bằng bê tông không cốt thép để kết nối các cọc khoan lỗ Ngoài ra, cọc bản thép và cọc bản bê tông cốt thép cũng là những lựa chọn khả thi.
Trong các khu vực có đất yếu và mực nước ngầm cao, việc sử dụng cọc khoan nhồi tổ hợp kết hợp với tường chống thấp bằng cọc xi măng đất là giải pháp hiệu quả.
Hình 2 7 Các loại chắn giữ bằng cọc hàng
Căn cứvào độ sâu hốđào và tình hình chịu lực của kết cấu, chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm mấy loại sau đây:
Nghiên c ứ u gi ải pháp tườ ng c ọ c ván thép gi ữ ổn định mái đào trong điề u ki ệ n
kiện nền cát và mực nước ngầm cao
2.3.1 Tổng quan về cọc ván thép
Cọc ván thép, hay còn gọi là cừ thép, cừ Larsen, hoặc cọc bản, là một loại cấu kiện dạng tấm được thiết kế với các rãnh (me cừ) để tạo thành một tường chắn khép kín Chức năng chính của cọc ván thép là ngăn nước và chắn đất, thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Cọc ván thép được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1908 tại Mỹ trong dự án
Cọc ván thép, được sử dụng phổ biến trong xây dựng, có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, với khả năng chịu lực ngày càng cải thiện Trước đây, người Ý đã sử dụng tường cọc bản bằng gỗ để thi công móng mố trụ cầu, nhưng hiện nay, cọc ván thép vẫn chiếm ưu thế nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó Các loại cọc ván thép bao gồm mặt cắt ngang dạng chữ U, Z, Omega (Ω), tấm phẳng (straight web) cho các kết cấu tường chắn tròn khép kín, và dạng hộp (box pile) được tạo thành từ việc hàn 2 cọc U hoặc 4 cọc Z Tùy thuộc vào mức độ tải trọng, tường chắn có thể sử dụng riêng cọc ván thép hoặc kết hợp với cọc ống (steel pipe pile) hoặc cọc thép hình.
H (Kinh pile) nhằm tăng khả năng chịu mômen uốn
Cọc ván thép hiện nay được sản xuất chủ yếu qua hai phương pháp: cán nóng và dập nguội Phương pháp cán nóng bắt đầu từ khối thép nóng chảy, qua nhiều máy cán để tạo ra cọc ván thép với mặt cắt linh hoạt và khả năng chống tập trung ứng suất Tuy nhiên, giá thành của loại cọc này thường cao Ngược lại, phương pháp dập nguội sử dụng cuộn thép tấm, qua dây chuyền cán để biến đổi thành cọc ván thép, với yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt về khả năng chịu lực và khe hở của rãnh khóa Giá thành của cọc ván thép chế tạo bằng phương pháp dập nguội thường rẻ hơn so với phương pháp cán nóng.
Hình 2 15 Hình dạng cọc ván thép
Về kích thước, cọc ván thép có bề rộng bản thay đổi từ 400mm đến 750mm
Sử dụng cọc có bề rộng bản lớn mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với cọc bề rộng nhỏ, vì giảm số lượng cọc cần thiết cho cùng một độ dài tường chắn Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian và chi phí hạ cọc mà còn giảm lượng nước ngầm chảy qua các rãnh khóa của cọc Cọc ván thép có thể chế tạo dài lên đến 30m tại xưởng, nhưng chiều dài thực tế thường phụ thuộc vào điều kiện vận chuyển (thường từ 9 đến 15m), trong khi cọc dạng hộp có thể gia công ngay tại công trường với chiều dài lên đến 72m.
2.3.2 Ưu và nhược điểm của cọc ván thép
Có thể liệt kê một sốưu điểm của cọc ván thép như sau:
- Khảnăng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trong quá trình sử dụng)
- Khảnăng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé
- Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài
Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả về mặt kinh tế
Cọc ván thép, mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng cũng gặp phải nhược điểm là bị ăn mòn trong môi trường làm việc, đặc biệt khi sử dụng cho các công trình vĩnh cửu Tuy nhiên, vấn đề này có thể được khắc phục thông qua các phương pháp bảo vệ như sơn phủ chống ăn mòn, mạ kẽm, và chống ăn mòn điện hóa, hoặc bằng cách sử dụng loại thép đặc biệt có tính chống ăn mòn cao Nghiên cứu cũng đã chỉ ra mức độ ăn mòn của cọc ván thép theo thời gian trong các môi trường khác nhau Do đó, dựa vào thời gian phục vụ của công trình, người thiết kế có thể lựa chọn loại cọc ván thép với độ dày phù hợp, đã tính đến yếu tố ăn mòn.
2.3.3 Các ứng dụng của cọc ván thép
Cọc ván thép có khả năng chịu tải trọng động cao, rất lý tưởng cho các công trình như cảng, cầu tàu và đê đập Chúng không chỉ chịu được áp lực từ đất mà còn chống lại lực tác động của sóng biển và va chạm từ tàu thuyền khi cập bến.
Trong các công trình đường bộ và hầm giao thông, đặc biệt là ở những khu vực địa hình đồi dốc phức tạp hoặc ven sông, việc áp dụng cọc ván thép để gia cố mái dốc và xây dựng bờ bao đã chứng minh được hiệu quả rõ rệt.
Cọc ván thép được sử dụng trong các công trình dân dụng như tường tầng hầm cho nhà nhiều tầng và bãi đỗ xe ngầm, thay thế cho tường bê tông cốt thép Chúng được hạ xuống để làm tường vây chắn đất trong quá trình thi công hố đào và được hàn thép chờ bên trong để kết nối với bê tông của dầm biên Để ngăn nước chảy vào tầng hầm, các rãnh khóa giữa các cọc ván thép sẽ được chèn bitum hoặc hàn liên tục Trong thiết kế, cọc ván thép cần kiểm tra khả năng chịu tải trọng ngang và điều kiện chống cháy để chọn chiều dày phù hợp Bề mặt bên trong của cọc ván thép được sơn phủ để đảm bảo tính thẩm mỹ và bảo vệ chống ăn mòn.
Cọc ván thép được sử dụng phổ biến trong việc xây dựng tường vây chắn đất và nước cho các hố đào tạm thời, như thi công tầng hầm, móng mố trụ cầu, hệ thống cấp thoát nước ngầm, và các công trình hạ tầng khác Tùy thuộc vào độ sâu của hố đào và áp lực từ đất và nước, cọc ván thép có thể được lắp đặt độc lập hoặc kết hợp với hệ giằng thép hình, thường là thép hình I để thuận tiện thi công Để ngăn nước chảy qua các rãnh khoá của cọc ván thép trong các công trình tạm thời, việc sử dụng hỗn hợp xi măng và đất sét không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đạt hiệu quả cao trong việc ngăn nước.
2.3.4 Hệ thống chống giữ cọc ván thép
Khi thi công hố móng sâu, chỉ sử dụng cọc ván thép không đủ để ổn định thành hố đào, vì áp lực đất bên hông tường có thể vượt quá khả năng chịu tải của cọc, dẫn đến nguy cơ gãy cọc Do đó, cần thiết phải bổ sung các hệ thống chống đỡ bên trong hoặc neo giữ bên ngoài để tăng cường khả năng chịu tải cho hệ thống tường cừ.
Hệ thanh chống lắp dựng bên trong cùng với tường chắn đất giúp tăng cường sự ổn định cho kết cấu chắn giữ, ảnh hưởng đến an toàn hố móng và tiến độ thi công Thanh chống truyền dẫn áp lực đất và nước vào tường chắn, duy trì cân bằng và trực tiếp cân bằng áp lực ngang của tường quây Mặc dù có cấu trúc đơn giản và chịu lực rõ ràng, hệ thanh chống cũng hạn chế mặt bằng thi công, thường được áp dụng trong các công trình đô thị có không gian hạn chế.
Hiện nay, hệ thống chống giữ được phân loại thành ba loại vật liệu chính: thép ống, thép hình và bê tông cốt thép Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, có thể sử dụng tổ hợp cả thép và bê tông cốt thép trong cùng một hố móng.
Chống bằng kết cấu thép có trọng lượng nhẹ, dễ lắp dựng và tháo dỡ, cùng khả năng tái sử dụng nhiều lần, giúp hạn chế biến dạng của thân tường trong quá trình đào đất Phương pháp này nên được ưu tiên sử dụng trong các trường hợp bình thường Tuy nhiên, độ cứng tổng thể của kết cấu thép tương đối kém và nhiều mắt nối lắp ghép có thể dẫn đến chuyển dịch ngang của hố móng nếu thi công không đúng yêu cầu thiết kế Do đó, cần có biện pháp thi công hợp lý để đảm bảo chất lượng và an toàn cho toàn bộ kết cấu.
Trong trường hợp hố móng có hình dài và hẹp, bề rộng cạnh ngắn không lớn lắm thì có thể sử dụng hình thức thanh nén một nhịp
Hình 2 16 Chống giữ thanh nén 1 nhịp 1- Thanh chống tầng thứ nhất; 2 – Thanh chống tầng thứ 2
3 – Tường quây giữ; 4 – Mặt đất tự nhiên; 5 – Đáy móng;
Khi hốmóng tương đối lớn cả về bề ngang và bề rộng, nên áp dụng hình thức chống giữ nhiều nhịp như hình 2.17.
Hệ thống chống giữ kiểu thanh nén nhiều nhịp bao gồm các thành phần chính như thanh chống tầng thứ nhất và thứ hai, tường quây giữ, mặt đất tự nhiên, thanh chống đứng và đáy móng Ngoài ra, hệ thống neo giữ từ bên ngoài cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Ngoài việc sử dụng biện pháp chống đỡ từ bên trong, phương pháp neo giữ từ bên ngoài cũng rất quan trọng Toàn bộ kết cấu neo giữ tường cừ được lắp đặt bên ngoài, với thanh neo liên kết trực tiếp vào các vật neo giữ được chôn ngoài phạm vi hố móng Các vật neo giữ này có thể bao gồm khối bê tông, hàng cừ phụ hoặc neo trong đất.
Khoá i neo Đá y mó ng
Hình 2 18 Neo giữ bằng khối bê tông
Cừ phụ Đá y mó ng
Hình 2 19 Neo giữ bằng hàng cừ phụ
Cọc vá n thé p Đá y mó ng
Hình 2 20 Neo giữ bằng thanh neo trong đất
2.3.5 Tính toán kết cấu cọc ván thép
Hiện nay, việc xác định cọc ván thép làm tường vây, tính toán ổn định của tường được tính theo một trong những phương pháp sau:
2.3.5.1 Phương pháp cân bằng tĩnh
