1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT
Công tác khảo sát địa chất công trình nhằm cung cấp những số liệu cần thiết phục vụ cho công tác tính toán nền móng công trình.
Đối với công trình “CAO ỐC VĂN PHÒNG INTERNET NEW CITY”, công tác khoan khảo sát được tiến hành với 03 hố khoan kỹ thuật được ký hiệu là:
HK1 sâu 70.0 m
HK2 sâu 70.0 m
HK3 sâu 70.0 m Tổng cộng 210 m khoan.
Cao độ mặt đất miệng các hố khoan khảo sát được lấy giả định là 0.00 m.
Công tác thí nghiệm được tiến hành với 105 mẫu đất nguyên dạng. Các mẫu đất nguyên dạng được lấy bằng ống thành mỏng và được ghi số thứ tự theo độ sâu của từng hố khoan, được bọc sáp và được bảo quản cẩn thận để giữ được độ ẩm và tính nguyên dạng của đất. Các mẫu đất nguyên dạng được lấy trong hố khoan với khoảng cách trung bình cứ 2m lấy một mẫu, đại diện cho tất cả các lớp đất gặp trong quá trình khoan.
1.2. SƠ ĐỒ VỊ TRÍ HỐ KHOAN
Các điểm khảo sát nên bố trí theo chu vi móng và trong phạm vi công trình. Đối với công trình “CAO ỐC VĂN PHÒNG INTERNET NEW CITY”, vị trí các hố khoan được bố trí như trên hình 1.1.
Hình 1.1: Mặt bằng bố trí hố khoan
2 3 4 5 6 7
1
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 139
Hình 1.2: Mặt cắt địa chất công trình
c = 13.1 kN/m Cát san lấp
Lớp bùn sét lẫn bụi,
2
Trạng thái chảy Màu xám đen,xám trắng
c = 16.8 kN/m
= 1.513 g/cm
= 6 50'
3 o
2
Lớp cát pha nặng, hạt đỏ Trạng thái dẻo
c = 9.7 kN/m
= 2.020 g/cm
= 30 15'
3 o
2
từ mịn chuyển sang thô, Lớp sét màu xám xanh, xám vàng, Trạng thái chặt vừa
c = 36.6 kN/m
= 1.963 g/cm
= 11 24'
3 o
2
Lớp cát pha nặng Trạng thái chặt vừa Màu xám trắng lẫn vàng
= 2.020 g/cm
= 26 14'o 3
Trạng thái dẻo cứng
Màu xám xanh, xám trắng
3
c = 27.8 kN/m
= 1.948 g/cm
= 15 2'o
2
Lớp bùn sét lẫn bụi, Trạng thái chảy Màu xám đen,xám trắng
c = 16.8 kN/m
= 1.513 g/cm
= 6 50'
3 o
2
Cát san lấp
Trạng thái dẻo cứng Lớp sét pha nặng
Màu xám xanh, xám trắng
3
c = 27.8 kN/m
= 1.948 g/cm
= 15 2'
2
c = 13.1 kN/m2 Lớp cát pha nặng Trạng thái chặt vừa Màu xám trắng lẫn vàng
= 2.020 g/cm
= 26 14'o 3
Lớp sét màu xám xanh, xám vàng, Trạng thái chặt vừa
c = 36.6 kN/m
= 1.963 g/cm
= 11 24'
3 2
Lớp cát pha nặng, hạt đỏ Trạng thái dẻo
c = 9.7 kN/m
= 2.020 g/cm
= 30 15'
3 o
2
từ mịn chuyển sang thô,
o
o
Lớp sét pha nặng
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 140
1.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Căn cứ vào kết quả khoan khảo sát và thí nghiệm, có thể xác định địa tầng của khu vực khảo sát như sau:
1. Lớp cát san lấp
Nằm ngay trên bề mặt địa hình và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 0.0 m đến 1.5 m.
o Hố khoan HK2 : từ 0.0 m đến 1.3 m.
o Hố khoan HK3 : từ 0.0 m đến 1.5 m.
Thành phần là cát san lấp.
2. Lớp bùn sét
Nằm dưới lớp cát san lấp và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 1.5 m đến 18.5 m.
o Hố khoan HK2 : từ 1.3 m đến 17.5 m.
o Hố khoan HK3 : từ 1.5 m đến 17.8 m.
Thành phần là bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen, xám xanh. Trạng thái chảy.
3. Lớp sét pha nặng
Nằm dưới lớp bùn sét và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 18.5 m đến 30.2 m.
o Hố khoan HK2 : từ 17.5 m đến 29.0 m.
o Hố khoan HK3 : từ 17.8 m đến 29.6 m.
Thành phần là sét pha nặng, màu xám xanh, xám trắng, nâu vàng. Trạng thái dẻo cứng.
4. Lớp cát pha nặng
Nằm dưới lớp sét pha nặng và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 30.2 m đến 39.2 m.
o Hố khoan HK2 : từ 29.0 m đến 39.6 m.
o Hố khoan HK3 : từ 29.6 m đến 40.4 m.
Thành phần là cát pha nặng, màu xám trắng lẫn vàng. Trạng thái dẻo. Kết cấu chặt vừa.
5. Lớp sét
Nằm dưới lớp cát pha nặng và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 39.2 m đến 44.6 m.
o Hố khoan HK2 : từ 39.6 m đến 44.3 m.
o Hố khoan HK3 : từ 40.4 m đến 43.8 m.
Thành phần là sét, màu xám xanh, xám vàng. Trạng thái dẻo cứng.
6. Lớp cát pha nặng
Nằm dưới lớp sét và độ sâu phân bố ở các hố khoan như sau:
o Hố khoan HK1 : từ 44.6 m đến 70 m.
o Hố khoan HK2 : từ 44.3 m đến 70 m.
o Hố khoan HK3 : từ 43.8 m đến 70 m.
Thành phần là cát pha nặng, màu xám vàng lẫn nâu đỏ. Cát có hạt đỏ từ mịn chuyển qua thô theo tính xếp lớp. Trạng thái dẻo. Kết cấu chặt vừa đến chặt.
* Mực nước ngầm
Độ sâu mực nước ngầm ổn định ở các hố khoan khoảng 0.5m. Nước không có tính ăn mòn đối với vật liệu bêtông.
Từ kết quả trên, kết hợp với chiều dày các lớp đất ở 3 hố khoan, ta lựa chọn trụ địa chất bất lợi nhất làm trụ địa chất tính toán. Kết quả được thể hiện trên hình 1.3
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 141
Hình 1.3: Trụ địa chất tính toán
L ụ ựp c a ựt p h a n a ởn g , h a ùt ủ o ỷ T r a ùn g t h a ựi d e ỷo
C a ùt s a n l a áp
L ụ ựp b u ứn s e ựt l a ón b u ùi , T r a ùn g t h a ựi c h a ỷy M a ứu x a ựm ủ e n , x a ựm x a n h
c = 1 6 . 8 k N / m
= 1 . 5 1 3 g / c m
= 6 5 0 '
3 o
2
L ụ ựp s e ựt p h a n a ởn g , T r a ùn g t h a ựi d e ỷo c ử ựn g M a ứu x a ựm x a n h , x a ựm tr a ộn g ,
c = 2 7 . 8 k N /m
= 1 . 9 4 8 g / c m
= 1 5 2 '
3 o
2
L ụ ựp c a ựt p h a n a ởn g , T r a ùn g t h a ựi c h a ởt v ử ứa M a ứu x a ựm t r a ộn g l a ón v a ứn g ,
c = 1 3 . 1 k N /m
= 2 . 0 2 0 g / c m
= 2 6 1 4 '
3 o
2
c = 9 . 7 k N / m
= 2 . 0 2 0 g / c m
= 3 0 1 5 '
3 o
2
L ụ ựp s e ựt m a ứu x a ựm x a n h , x a ựm v a ứn g , T r a ùn g t h a ựi c h a ởt v ử ứa
c = 3 6 . 6 k N / m
= 1 . 9 6 3 g /c m
= 1 1 2 4 '
3 o
t ử ứ m ũ n c h u y e ồn q u a t h o õ, 1
2
3
4
5
6
2
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 142
Bảng 1.1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Lớp
Giới hạn chảy Wnh
(%)
Giới hạn dẻo Wd
(%)
Độ sệt
IL
Độ ẩm W (%)
Tỉ trọng
Hệ số rỗng
0
Dung trọng
(kN/m3)
Góc ma sát
trong
(độ)
Lực dính đơn vị C (daN/cm2)
Modun biến dạng
Eo
(kN/m2) 2 70.04 28.33 0.82 66.90 2.64 0.883 15.13 6.827 0.168 10273.1 3 41.12 21.57 0.31 30.31 2.69 0.843 19.48 15.038 0.278 19252.9 4 26.1 13.9 0.31 18.59 2.67 0.62 20.20 26.288 0.131 29870.5 5 53.33 30.00 0.30 30.82 2.70 0.863 19.63 11.402 0.366 9005.18 6 32.61 14.06 0.32 18.99 2.66 0.574 20.20 30.256 0.097 21597.2
7. Đánh giá điều kiện địa chất
Các lớp đất trong khu vực xây dựng có những đặc tính như sau : o Lớp 1 : Lớp cát san lấp, bề dày 1.5 m.
o Lớp 2 : Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen xám xanh, trạng thái chảy, bề dày 17 m, là lớp đất yếu.
o Lớp 3 : Sét pha nặng, màu xám xanh, xám trắng, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, bề dày 11.7 m, là lớp đất yếu.
o Lớp 4 : Cát pha nặng, màu xám trắng lẫn vàng, trạng thái chặt vừa, bề dày 10.2 m, là lớp đất tốt, sức chịu tải cao.
o Lớp 5 : Sét màu xám xanh, xám vàng, trạng thái cứng, bề dày 4.2 m, là lớp đất trung bình.
o Lớp 6 : Lớp cát pha nặng, màu xám vàng lẫn nâu đỏ, cát có hạt đỏ từ mịn chuyển sang thô theo tính xếp lớp, trạng thái dẻo, bề dày 25.4 m, là lớp đất tốt, sức chịu tải cao.
1.4. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH
Trong thiết kế nhà cao tầng, không chỉ việc chọn lựa kết cấu chịu lực chính bên trên là quan trọng, mà các giải pháp về nền móng bên dưới cũng được quan tâm không kém. Sự lựa chọn kiểu móng có ý nghĩa quyết định đối với toàn bộ công trình và phải xét đến nhiều nhân tố như: điều kiện địa chất đất nền, tính khả thi về mặt kỹ thuật, về mặt an toàn, về tốc độ thi công nhanh, về môi trường và kinh tế…
Nhà cao tầng có chiều cao tương đối lớn, nên tải trọng đứng rất lớn và tập trung, mặt khác trọng tâm công trình cách mặt đất đáng kể, nên rất nhạy đối với nghiêng lệch. Khi chịu tác động của tải trọng ngang, sẽ sinh ra mômen lật cực lớn. Vì vậy, chọn giải pháp móng sâu, cụ thể là móng cọc cho nhà cao tầng là rất hợp lý. Ở đây có 3 phương án móng sâu phù hợp với các công trình cao tầng: móng cọc ép, móng cọc barret và móng cọc khoan nhồi.
1.4.1. Móng cọc ép
Phương án móng này được sử dụng rộng rãi hiện nay khi xây dựng nhà cao tầng. Ưu điểm của phương án này là dễ thi công, giá thành rẻ, không gây ồn ào và kiểm tra được chất lượng cọc, phát huy được sức kháng bên và sức kháng mũi của cọc. Với đặc điểm địa chất trên cùng với tải trọng của cột truyền xuống móng tại chân mỗi cột lớn nên ta đặt mũi cọc tại lớp đất thứ 4.
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 143
1.4.2. Móng cọc barette
Trên thế giới, cọc barret đã được sử dụng phổ biến khi xây dựng các nhà cao tầng. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số công trình cũng đã sử dụng cọc barette cho giải pháp nền móng như: Sài Gòn Center, Vietcombank Hà Nội … Tuy nhiên giá thành cho móng cọc barret còn khá cao, thiếu thiết bị thi công và trình độ thi công cũng phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài. Nước ta chưa có đơn vị thi công nào có thể thi công cọc barette hoàn toàn độc lập, vì vậy tính phổ biến của loại cọc này ở nước ta là chưa cao. Vì các lý do nêu trên nên ta không chọn phương án này cho móng của công trình.
1.4.3. Móng cọc khoan nhồi
Loại cọc này có những ưu điểm sau đây:
o Sức chịu tải của mỗi cọc đơn lớn, có thể đạt hàng nghìn tấn khi chôn ở độ sâu lớn;
o Cọc khoan nhồi có thể xuyên qua các tầng đất cứng ở độ sâu lớn;
o Số lượng cọc cho mỗi móng ít, phù hợp với mặt bằng có diện tích nhỏ;
o Không gây tiếng ồn đáng kể như khi thi công cọc;
o Phương pháp thi công cọc là khoan nên không gây chấn động cho các công trình lân cận.
Mặc dù cọc khoan nhồi có một vài nhược điểm như khi thi công cọc dễ bị sập thành hố khoan, chất lượng bêtông cọc không cao do không được đầm v…v… nhưng so với những nhược điểm của hai loại cọc kể trên thì các nhược điểm này có thể khắc phục được.
1.5. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÓNG CỌC ÉP
Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc.
Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc.
Lực ép nhỏ nhất (Pep)min là lực ép do Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150 - 200% tải trọng thiết kế.
Lực ép lớn nhất (Pep)max là lực ép do Thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200 - 300% tải trọng thiết kế.
1.5.1. Thi công cọc ép
Gồm các bước cơ bản sau:
o Chuẩn bị mặt bằng thi công o Vị trí ép cọc
o Lựa chọn phương án thi công cọc ép
Việc thi công ép cọc ở ngoài công trường có nhiều phương án ép, sau đây là hai phương án ép phổ biến:
1. Phương án 1
Nội dung: Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc, sau đó mang máy móc, thiết bị ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết.
- Ưu điểm:
o Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc. Không phải ép âm - Nhược điểm:
o Ở những nơi có mực nước ngầm cao, việc đào hố móng trước rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện được.
o Khi thi công ép cọc mà gặp trời mưa thì nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng
o Việc di chuyển máy móc, thiết bị thi công gặp nhiều khó khăn.
SVTH: NGUYỄN ĐỨC VŨ – MSSV: 106104118 144
o Với mặt bằng thi công chật hẹp, xung quanh đang tồn tại những công trình thì việc thi công theo phương án này gặp nhiều khó khăn, đôi khi không thực hiện được
2. Phương án 2
Nội dung: Tiến hành san phẳng mặt bằng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu. Như vậy, để đạt được cao trình đỉnh cọc cần phải ép âm.
Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép để cọc ép được tới chiều sâu thiết kế. Sau khi ép cọc xong ta sẽ tiến hành đào đất để thi công phần đài, hệ giằng đài cọc.
- Ưu điểm:
o Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời mưa
o Không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm o Tốc độ thi công nhanh
- Nhược điểm:
o Phải thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm.
o Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, thời gian thi công lâu vì rất khó thi công cơ giới hóa.