Nghiên cứu đánh giá các đặc trưng đất nền đề xuất biện pháp xử lý nền móng công trình ở khu phố cổ hà nội (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN CÔNG ÁNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG ĐẤT NỀN ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH Ở KHU PHỐ CỔ HÀ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN CÔNG ÁNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG ĐẤT NỀN ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH Ở KHU PHỐ CỔ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Hà Nội - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN CÔNG ÁNH KHÓA: 2018 - 2020

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG ĐẤT NỀN ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH Ở KHU PHỐ CỔ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng

Mã số: 60.58.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐỖ MINH TÍNH

Hà Nội - 2020

MỤC LỤC

⁜ Lời cảm ơn

⁜ Lời cam đoan

⁜ Danh mục các chữ viết tắt

⁜ Danh mục hình ảnh

⁜ Danh mục bảng biểu

MỞ ĐẦU 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu 3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 4

Nội dung nghiên cứu: 4

Hướng kết quả nghiên cứu: 4

Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: 4

Cấu trúc của luận văn 5

NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN ĐẤT NỀN VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG 6

1.1 Tổng quan về đặc trưng 6

1.1.1 Các tiêu chuẩn tính toán đất nền .6

1.1.2 Các phương pháp tính toán về lún 19

1.2 Các phương pháp xác định các đặc trưng tính toán 28

1.2.1 Các phương pháp thí nghiệm trong phòng 28

1.2.2 Các phương pháp thí nghiệm ngoài hiện trường 30

1.2.3 Các tính toán nội suy theo phương pháp nội suy Kriging 32

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu 33

1.4 Các vấn đề về khảo sát và tính toán nền móng công trình xây chen ở Hà

Nội 41

1.4.1 Các vấn đề về tính toán công trình xây chen 41

1.4.2 Các vấn đề về khảo sát nền móng công trình 45

1.4.3 Nhận xét 47

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

2.1 Đặc điểm của nền móng công trình xây chen 48

2.2 Các dạng công tác thí nghiệm địa kỹ thuật hiện trường phục vụ tính toán xử lý nền 49

2.2.1 Thí nghiệm nén tĩnh nền bằng bàn nén 49

2.2.2 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 54

2.2.3 Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) 57

2.2.4 Thí nghiệm cắt cánh trong hố khoan (VST) 60

2.3 Cơ sở lý thuyết các giải pháp xử lý nền đề xuất áp dụng cho công trình xây chen khu phố cổ Hà Nội 61

2.3.1 Giải pháp cọc tre 61

2.3.2 Giải pháp đệm cát 63

2.3.3 Giải pháp khoan phụt áp lực cao 71

2.4 Kết luận chương 2: 79

CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH 81

3.1 Điều kiện đất nền Hà Nội vùng xây chen 81

3.2 Ví dụ tính toán cho giải pháp xử lý nền bằng đệm cát 84

3.2.1 Khái quát công trình xây dựng và đặc điểm đất nền 84

3.2.2 Lựa chọn phương án móng 85

3.2.3 Thí nghiệm kiểm tra tính hiệu quả của giải pháp 87

3.3 Ví dụ tính toán cho giải pháp khoan phụt vữa áp lực cao 88

3.3.1 Khái quát công trình xây dựng 88

3.3.2 Điều kiện địa chất công trình 89

3.3.3 Lựa chọn phương án xử lý nền 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

Kết luận: 97

Kiến nghị: 98

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các thầy cô giáo Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng và các thầy cô giáo giảng dạy Bộ môn đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt quá trình học tập chương trình cao học tại Trường Tác giả cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn – TS Đỗ Minh Tính đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo, đồng nghiệp ở Cơ quan và các bạn học viên lớp CH18X – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian theo học và làm Luận văn tốt nghiệp

Quá trình thực hiện Luận văn diễn ra trong thời gian ngắn, đề tài nghiên cứu Luận văn liên quan đến nhiều vấn đề phức tạp, mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 22 tháng 06 năm 2020

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Công Ánh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

Hà nội, ngày 22 tháng 06 năm 2020

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Công Ánh

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Hình 1.5 Sơ đồ bài toán cố kết một chiều có xét ảnh hưởng của tải

Hình 3.4 Một số hình ảnh quá trình thi công khoan phụt gia cố nền 93

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1 Bảng tra Qt theo tham số N ứng với các sơ đồ khác nhau 26

1

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Khu phố cổ Hà Nội có diện tích khoảng 82 ha, bao gồm địa bàn của 10 phường thuộc quận Hoàn Kiếm Tại khu phố cổ Hà Nội có tới 121 các công trình

di tích lịch sử, cách mạng và tôn giáo Người Hà Nội sinh sống trong không gian này hiện nay vẫn duy trì nếp sống, tập tục làm ăn, tham gia các hoạt động sinh hoạt cộng đồng với cách ứng xử và các thói quen, lễ nghi nề nếp tiêu biểu “văn hóa Hà Nội” Khu phố cổ còn là nơi diễn ra các hoạt động lễ hội hàng năm gắn với các di tích lịch sử, văn hóa tiêu biểu thờ Tổ nghề, các hội chợ gắn với nghề truyền thống, các hoạt động kinh doanh sản xuất tại các phố nghề đặc trưng Tất

cả những yếu tố đó góp phần vào kho tàng văn hóa, nguồn di sản quý giá của Hà Nội, làm cho khu phố cổ vừa là nơi tập trung hoạt động thương mại phong phú nhưng vẫn giữ được nét văn hóa truyền thống

Theo nội dung của quyết định số 24/2015/QĐ-UBNN của Ủy ban Nhân dân Thành phố Hà Nội về việc ban hành Quy chế quản lý qui hoạch, kiến trúc Khu phố cổ Hà Nội: Khu phố cổ Hà Nội là khu đô thị cũ, có mạng lưới các tuyến phố giao cắt liên tiếp tạo thành các ô phố; có nhiều không gian xanh, mặt nước, công trình di sản lịch sử, văn hóa, kiến trúc, biệt thự theo các phong cách đặc trưng, có vườn cây bao quanh hoặc những dãy phố Tính chất, đặc điểm của Khu phố cổ Hà Nội phải được bảo tồn Nguyên tắc chung về quản lý qui hoạch, kiến trúc đối với các công trình xây dựng trong Khu phố cổ Hà Nội như sau:

- Bảo tồn và phát huy cấu trúc, không gian đô thị cũ – thành phố vườn, duy trì và khôi phục các không gian công cộng, quảng trường, không gian xanh, vườn hoa và các yếu tố tạo thành tổng thể kiến trúc có giá trị; Bảo tồn các tuyến phố có nhiều kiến trúc đặc trưng và các tuyến phố có nhiều biệt thự cũ xây dựng

trước năm 1945; Nghiên cứu tổ chức không gian kiến trúc đồng bộ hai bên các tuyến phố, đường bao của Khu phố cổ

- Bảo tồn, tôn tạo kiến trúc và các công trình có giá trị lịch sử, văn hóa và cách mạng, bao gồm các công trình cơ quan công quyền, công trình công cộng, tôn giáo, cầu Long Biên, các biệt thự, công thự thời Pháp thuộc có giá trị, công trình giá trị được xây dựng sau năm 1954, các di tích lịch sử, văn hóa, tín ngưỡng và các công trình có giá trị khác, với không gian cảnh quan đầy đủ sân vườn, tổ chức dỡ bỏ những phần xây cơi nới làm biến dạng kiến trúc khuôn viên công trình

- Trong Khu phố cổ Hà Nội, việc quản lý chiều cao, mật độ xây dựng, mật

độ dân số được thực hiện trên cơ sở quản lý qui hoạch và không gian đối với các

ô phố, các công trình nằm trên đoạn phố, quảng trường, nút giao thông phải tuân thủ các qui định về quản lý qui hoạch và không gian Tầng cao xây dựng đặc trưng là 4 ~ 6 tầng, chiều cao khoảng 16 ~ 22m, mật độ xây dựng tại các ô phố không quá 70%

Tuy nhiên, do thời gian xây dựng đã lâu và do tác động của quá trình đô thị hóa, một phần không nhỏ các công trình ở Khu phố cổ Hà Nội bao gồm: nhà

ở, khu di tích lịch sử, trung tâm thương mại đã và đang bị xuống cấp, thậm trí hư hỏng không thể tiếp tục sử dụng Trước thực trạng việc cải tạo, duy tu, sửa chữa

và xây mới các công trình trong Khu phố cổ của Hà Nội vừa đảm bảo vẫn giữ được nét đặc trưng vừa xứng tầm với thành phố văn minh hiện đại của Thủ đô

Hà Nội là vấn đề bức thiết đặt ra mà chúng ta cần giải quyết Ở góc độ công trình, do đặc điểm về vị trí địa lý, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn cũng như tính chất công trình xây dựng (mật độ xây dựng) trong Khu vực Phố cổ mà việc lựa chọn một giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình xây dựng tại đây là

3

một trong những vấn đề nan giải cần giải quyết Trong phạm vi luận văn của

mình, tác giả sẽ tập chung vào “Nghiên cứu đánh giá các đặc trưng đất nền đề xuất biện pháp xử lý nền móng công trình ở Khu phố cổ Hà Nội” Mục đích

nghiên cứu là nhằm đưa ra lựa chọn hợp lý các thông số tính toán phục vụ cải tạo gia cố nền cho các công trình trong khu vực nghiên cứu

Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích, nghiên cứu các phương pháp đánh giá đặc trưng của đất nền;

- Phân tích các giải pháp gia cố xử lý nền móng thường áp dụng;

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất, điều kiện địa hình - địa mạo khu vực phố cổ, phục vụ phân khu địa chất công trình;

- Nghiên cứu áp dụng các lí thuyết về tính toán thiết kế nền móng

- Nghiên cứu đề xuất giải pháp nền móng khoa học cho các công trình xây dựng trong Khu vực phố cổ Hà Nội phù hợp với từng điều kiện địa chất công trình và tính chất, qui mô các loại công trình xây dựng khác nhau

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: các phương pháp địa kỹ thuật đánh giá nền móng công trình xây chen tại khu phố cổ Hà Nội

- Phạm vi nghiên cứu: Các công trình thấp tầng (4 ~ 6 tầng)

Nội dung nghiên cứu:

- Tìm giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp phù hợp điều kiện địa chất công trình trên địa bàn Khu phố cổ Hà Nội

Hướng kết quả nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu có chọn lọc các tài liệu và kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài nghiên cứu khoa học và các dự án khác có liên quan

- Tìm giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp phù hợp điều kiện địa chất của Khu phố cổ Hà Nội

- Kiến nghị và các giải pháp phù hợp hơn

Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:

- Đưa ra được giải pháp gia cố xử lý nền móng cụ thể cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp trong khu vực phố cổ

- Đề tài xuất phát từ yêu cầu thực tế xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp trong địa bàn khu phố cổ Hà Nội do đó giúp giảm chi phí trong công tác xây dựng

* Cơ sở tài liệu chính của luận văn

- Tài liệu về tiêu chuẩn xây chen trong TCVN 9362:2012 - Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- Giáo trình – Cơ học đất – Phạm Hồng Quân – trường Đại học Xây dựng

- TCXD 45–78, “Tiêu chuẩn thiết kế nền, nhà và công trình”

5

Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn ngoài phần Mở đầu và Kết luận còn có ba chương,

cụ thể các nội dung chính của luận văn như sau:

Chương I: Tổng quan đặc trưng về tính toán đất nền và các phương pháp gia cố xử lý nền đất yếu

Chương II: Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu

Chương III: Ví dụ tính toán cho một số công trình điển hình

Luận văn này được thực hiện trong thời gian từ 11/11/2019 đến 22/6/2020 tại Khoa Sau đại học trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:

Khu phố cổ Hà Nội là một khu vực mang đậm nét văn hóa riêng biệt của thủ đô Hà Nội với rất nhiều các công trình kiến trúc vừa có giá trị văn hóa vừa

có giá trị về mặt lịch sử Việc nghiên cứu các giải pháp nhằm bảo tồn, kéo dài tuổi thọ của các công trình này là hết sức quan trọng Ngoài ra, cùng với quá trình đô thị hóa, nhiều công trình kiến trúc mới được xây dựng đã gây ra những ảnh hưởng không nhỏ tới sự ổn định của các công trình sẵn có Ở góc độ địa kỹ thuật, việc đánh giá lựa chọn các thông số đặc trưng của đất nền tại khu vực này nhằm tính toán lựa chọn các giải pháp nền móng hợp lý, phù hợp với điều kiện xây dựng công trình ở khu vực phố cổ là hết sức cần thiết Tác giả thông qua việc nghiên cứu, phân tích các đặc trưng tính toán của đất nền và giải pháp xử lý nền thông dụng đã lựa chọn ra được một số giải pháp xử lý nền phù hợp với khu vực Cụ thể như sau:

1 Do đặc điểm về điều kiện địa chất, tính chất của các công trình xây dựng trong khu vực phố cổ, tác giả kiến nghị sử dụng một số dạng công tác khảo sát địa kỹ thuật phù hợp cho khu vực này bao gồm: thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) hoặc xuyên điện (CPTu), thí nghiệm cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén tĩnh nền Với công tác thí nghiệm trong phòng, ngoài việc xác định các chỉ tiêu cơ lý thông thường, cần thí nghiệm xác định hàm lượng hữu cơ trong đất

2 Qua thực tế xây dựng và cải tạo các công trình trong khu vực nghiên cứu cho thấy, một số giải pháp gia cố xử lý nền đem lại hiệu quả kinh tế, dễ thực hiện và đảm bảo an toàn cho công trình bao gồm: xử lý nền bằng cọc tre, xử lý nền bằng đệm cát, xử lý nền bằng khoan phụt vữa xi măng áp lực cao

3 Tác giả thông qua việc tính toán ví dụ thực tế cho hai công trình với hai giải pháp xử lý nền là giải pháp đệm cát (xử lý nền phục vụ xây mới nhà lớp học

3 tầng) và giải pháp khoan phụt vữa áp lực cao (gia cố nền phục vụ cải tạo sửa chữa nhà công vụ qui mô 4 tầng) đã minh chứng tính đúng đắn cho phần luận chứng giải pháp xử lý nền phù hợp với điều kiện xây dựng công trình trong khu vực phố cổ

Kiến nghị:

Do hạn chế về thời gian, thu thập số liệu chưa đầy đủ cũng như năng lực của bản thân, tác giả đề xuất một số hướng có thể tiếp tục triển khai nghiên cứu cho khu vực như sau:

1 Với đặc điểm về qui mô của các công trình xây dựng trong khu vực phố

cố (nhà có qui mô nhỏ hơn 5 tầng), ngoài giải pháp sử dụng vật liệu cát làm lớp đệm có thể nghiên cứu các loại vật liệu chất thải công nghiệp khác có chi phí rẻ hơn (tro bay, xỉ )

2 Với các lớp đất có nguồn gốc hồ - đầm lầy phân bố trong khu vực, do trong thành phần của đất có hàm lượng hữu cơ cao nên giải pháp khoan phụt vữa

xi măng thường không đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật Trong trường hợp này có thể nghiên cứu sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (mine piles) hoặc cọc dễ cây (root piles)

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:

1 Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Vũ Đình Phụng (2005), Đất xây

dựng, địa chất công trình và kỹ thuật cải tạo đất trong xây dựng, tr.159-171,

293-312, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

2 Vũ Công Ngữ , Nguyễn Văn Dũng (1998), Cơ học đất, Nhà xuất bản Khoa

học và kỹ thuật, Hà Nội

3 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2006), Móng cọc – Phân tích và thiết kế, Nhà

xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

4 Tiêu chuẩn Việt Nam 10304(2014), Móng cọc Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất

bản Xây dựng, Hà Nội

5 Tiêu chuẩn xây dựng 206 (1998), Cọc khoan nhồi Yêu cầu về chất lượng thi

công, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

6 Tiêu chuẩn Việt Nam 9362 (2012), Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình,

Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

7 Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất (2005), Nền và móng

các công trình dân dụng – công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

8 Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng (1996), Hướng dẫn đồ án nền và móng,

Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

9 Đoàn Thế Tường, Lê Thuận Đăng (2004), Thí nghiệm đất và nền móng công

trình, tr.155-198, 232-235, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội

10 Nguyễn Uyên (2006), Khảo sát địa chất để thiết kế các loại công trình,

tr.5-165, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội

11 Trần Văn Việt (2008), Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, tr.216-304,

Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội