›
›

Bài giảng chuyên đề Xử lý nền móng - Tô Văn Luận

doc 86 trang hapham 971
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng chuyên đề Xử lý nền móng - Tô Văn Luận", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docbai_giang_chuyen_de_xu_ly_nen_mong_to_van_luan.doc

Nội dung text: Bài giảng chuyên đề Xử lý nền móng - Tô Văn Luận

  1. BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH oOo BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ XỬ LÝ NỀN MÓNG Dành cho sinh viên ngành Xây dựng Dân dụng – Công nghiệp Biên soạn : TS. Tô Văn Lận Năm 2009 1
  2. MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 5 CHƯƠNG 1 6 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU 6 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU 6 1.1.1 Về định tính 6 1.1.2 Về định lượng 6 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU. 6 1.2.1 Đất sét yếu 6 1.2.1.1 Hạt sét và các khoáng vật sét. 6 1.2.1.2 Liên kết cấu trúc và sức chống cắt của đất sét. 7 1.2.1.3 Các đặc điểm khác của đất sét yếu 9 1.2.2 Đất cát yếu 10 1.2.3 Bùn, than bùn và đất than bùn 11 1.2.4 Đất đắp. 12 1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU. 12 1.3.1 Giải pháp kết cấu 12 1.3.2 Các biện pháp xử lý nền 12 1.3.3 Các giải pháp về móng 12 CHƯƠNG 2 13 BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 13 2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 13 2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng 13 2.1.2 Loại kết cấu mềm 13 2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới hạn. 13 2.2BỐ TRÍ KHE LÚN. 15 2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MÓNG VÀ GIẰNG TƯỜNG 16 2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản 17 2.3.1.1 Cơ sở tính toán. 17 2.3.1.2 Nội lực trong giằng. 17 2.3.1.3 Tính toán cốt thép giằng 18 2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp của B.I. Đalmatov. 18 2.4 CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG 21 2.5 CHỌN LOẠI MÓNG VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG. 22 2.5.1 Chọn loại móng 22 2.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng. 22 2.5.2.1 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng 22 2.5.2.2 Anh hưởng của trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình 22 2.5.2.3 Anh hưởng của đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình. 23 2.5.2.4 Anh hưởng của biện pháp thi công móng. 23 CHƯƠNG 3 24 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN 24 3.1 ĐỆM CÁT. 24 3.1.1 Phạm vi áp dụng 24 3.1.2 Tính toán đệm cát 24 3.1.3 Thi công đệm cát 26 3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát. 27 3.1.4.1 Chọn độ sâu chôn móng 27 3.1.4.2 Xác định kích thước đáy móng và kiểm tra điều kiện áp lực 27 3.2 CỌC CÁT 27 3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. 27 3.2.2 Tính toán và thiết kế cọc cát. 28 3.2.2.1 Hệ số rỗng của nền được gia cố bằng cọc cát. 28 3.2.2.2 Diện tích nén chặt 28 3.2.2.3 Số lượng cọc cát 29 3.2.2.4 Bố trí cọc cát. 29 3.2.3 Thi công cọc cát. 29 3.3 TRỤ ĐẤT XI MĂNG 30 3.3.1 Phạm vi áp dụng 30 3.3.2 Mô tả về công nghệ 30 2
  3. 3.3.3 Các giải pháp thiết kế 31 3.3.3.1 Nguyên lý thiết kế. 31 3.3.3.2 Quy trình thiết kế, thi công trụ đất xi măng. 33 3.3.3.3 Thí nghiệm. 33 3.3.3.4 Tương quan giữa các đặc tính của đất xử lý. 33 3.3.3.5 Phương hướng thiết kế. 33 3.4 NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH. 35 3.4.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. 35 3.4.2 Điều kiện về địa chất công trình. 35 3.4.3 Tính toán gia tải trước 36 3.4.4 Biện pháp thi công. 37 3.5 GIẾNG CÁT. 37 3.5.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. 37 3.5.2 Tính toán và thiết kế giếng cát. 38 3.5.2.1 Đệm cát. 38 3.5.2.2 Lớp gia tải. 38 3.5.2.3 Giếng cát. 38 3.5.2.4 Tính biến dạng của nền. 39 3.5.3 Thi công giếng cát 40 3.6 GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM. 40 3.6.1 Phạm vi áp dụng 40 3.6.2 Mô tả về công nghệ 40 3.7 GIA CỐ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT. 41 3.7.1 Gia cố nền đường. 41 3.7.2 Gia cố tường chắn đất. 42 CHƯƠNG 4 44 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MÓNG CỌC 44 4.1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 44 4.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng 44 4.1.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi 45 4.1.3 Thi công móng cọc khoan nhồi 52 4.1.4 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi. 56 4.1.5 Các sự cố thường gặp và cách xử lý. 62 4.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BARET 63 4.2.1 Khái niệm 63 4.2.2 Khảo sát địa chất cho thiết kế và thi công móng cọc barét 64 4.2.3 Sức chịu tải của cọc baret 64 4.2.4 Thiết kế cọc baret 66 4.2.5 Thiết kế đài cọc. 67 4.2.6 Thi công cọc baret 69 4.3 TƯỜNG TRONG ĐẤT (TƯỜNG CỪ - TƯỜNG CỌC BẢN). 70 4.3.1 Đặc điểm, phạm vi áp dụng 70 4.3.2 C¸c lo¹i t-ng trong ®t 70 4.3.3 Thit k t-ng trong ®t. 74 4.4 THIẾT KẾ MÓNG CỌC TRÀM. 77 4.4.1 Vật liệu cọc tràm. 77 4.4.2 Đặc điểm, phạm vi áp dụng 78 4.4.3 Thiết kế móng cọc tràm 79 CHƯƠNG 5 83 CÔNG TÁC KHẢO SÁT TRONG XÂY DỰNG 83 5.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 83 5.1.1 Mục đích 83 5.1.2 Nội dung chính của công tác khảo sát địa chất. 83 5.1.3 Yêu cầu kỹ thuật (do người chủ trì kết cấu lập) 83 5.2 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÓNG CỌC. 84 5.2.1 Phương án kỹ thuật khảo sát. 84 5.2.2 Nội dung khảo sát 84 5.2.3 Khối lượng công tác khảo sát 84 5.3 KHẢO SÁT CHO THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG. 86 5.3.1 Thí nghiệm hiện trường 86 3
  4. 5.3.2 Thí nghiệm trong phòng 86 5.4XỬ LÝ SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM. 87 5.4.1 Nguyên tắc chung 87 5.4.2 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của đất. 87 5.4.3 Yêu cầu về số lượng thí nghiệm các đặc trưng của đất 90 Tài liệu tham khảo 1. Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải; Những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1973. 2. Nguyễn Văn Quảng; Nền móng nhà cao tầng. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003. 3. TCXDVN 385 : 2006, Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng. 4. TCXD 45 : 1978, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. 5. TCXD 205 : 1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế. 6. TCXDVN 326 : 2004, Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. 7. TCVN 4419-1987, Khảo sát cho xây dựng. 4
  5. Chương 1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU. Về đất yếu hiện nay có hai quan điểm dựa vào định tính và định lượng: 1.1.1 Về định tính. Đất yếu là loại đất mà bản thân nó không đủ khả năng tiếp thu tải trọng của công trình bên trên như các công trình nhà cửa, đường xá, đê đập Khái niệm này nói chung không chặt chẽ và không có cơ sở khoa học. 1.1.2 Về định lượng. Đất yếu là loại đất có sức chịu tải kém (nhỏ hơn 0,5 – 1,0 kG/cm 2), dễ bị phá hoại, biến dạng dưới tác dụng của tải trọng công trình dựa trên những số liệu về chỉ tiêu cơ lý cụ thể. Khái niệm này được thế giới chấp nhận và có cơ sở khoa học. + Dựa vào chỉ tiêu vật lý, đất được gọi là yếu khi : 3 - Dung trọng : W 1,7 T/m . - Hệ số rỗng : e 1. - Độ ẩm : W 40%. - Độ bão hòa : G 0,8. + Dựa vào các chỉ tiêu cơ học : 2 - Modun biến dạng : E0 50 kG/cm . - Hệ số nén : a 0,01 cm2/kG. - Góc ma sát trong : 10 0. - Lực dính (đối với đất dính): c 0,1 kG/cm2. 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT YẾU. Trong thực tế xây dựng, chúng ta thường gặp những loại đất yếu sau đây : đất sét yếu; đất cát yếu; bùn; than bùn và đất than bùn và đất đắp. 1.2.1 Đất sét yếu. 1.2.1.1 Hạt sét và các khoáng vật sét. Trong đất sét gồm có 2 thành phần : - Phần phân tán thô (gọi là những hạt sét) có kích thước > 0,002mm. Chủ yếu có các khoáng chất nguồn gốc lục địa như thạch anh, fenspat, - Phần phân tán mịn (gọi là khoáng chất sét) bao gồm những hạt có kích thước rất bé (2 – 0,1m) và keo (0,1 – 0,001m). Những khoáng chất này quyết 5
  6. định tính chất cơ lý của đất sét. Các khoáng chất sét thường gặp nhất là 3 nhóm điển hình : kaolinit(1), mônmôrilônit(2) và ilit : + Kaolinit : Công thức hóa học là Al2O3.2SiO2.2H2O; được tạo thành do phong hóa đá phun trào, đá biến chất và đá trầm tích trong điều kiện môi trường axit (pH = 5- 6). Đặc điểm của mạng tinh thể kaolinit là tương đối bền, ổn định và trương nở ít. + Mônmôrilônit : Công thức hóa học là (OH)4Si8Al4O20.nH2O; được thành tạo do phong hoá đá macma giàu Mg và các biến đổi thứ sinh khác) được tạo thành do phong hóa đá phun trào kiềm trong điều kiện môi trường kiềm (pH = 7-8,5). Montmorilonit có mạng tinh thể kém bền vững và dễ sảy ra hiện tượng trương nở dưới dáy móng khi có mặt loại sét này. Loại này thường dễ gặp ở vùng ven biển. + Ilit : Đại biểu của nhóm ilit là hyđrômica (K,Al2[Al,Si3O10](OH)2) được tạo thành từ nhiều điều kiện khác nhau nhưng chủ yếu là trong môi trường kiềm. Loại này không có khả năng trương nở hoặc trương nở rất ít. 1.2.1.2 Liên kết cấu trúc và sức chống cắt của đất sét. Trong tự nhiên, đất loại sét luôn tồn tại 3 dạng liên kết cấu trúc, đó là : dạng chảy, dạng dẻo và dạng cứng (hình 1.1). Người ta chia thành hai loại : - Liên kết mềm : lực liên kết chủ yếu là lực liên kết phân tử, từ tính. Liên kết này mềm dẻo và có thể hồi phục sau khi bị phá hoại (liên kết thuận nghịch). - Liên kết cứng : lực liên kết chủ yếu là liên kết ion, đồng hóa trị. Liên kết này cứng, giòn, không hồi phục được khi bị phá hoại bằng cơ học (liên kết thuận nghịch). Về lực dính của đất sét, một số nhà khoa học đã kiến nghị chia lực dính tổng cộng thành hai thành phần : lực dính mềm và lực dính cứng (lực dính cấu trúc)(3) : CW = W + cc (1.1) Trong đó : CW : lực dính tổng cộng. W : lực dính mềm (lực dính có nguồn gốc keo nước). cc : lực dính cứng (lực dính cấu trúc). (1) Tên lấy theo tên của dãy núi cao ở Trung Quốc là Kaulinh. (2) Tên lấy theo tên của mỏ Montmorilon ở Pháp. (3) Maxlôp là người đề xuất việc chia lực dính làm 2 thành phần vào năm 1933 – 1935, được viết thành sách vào năm 1941. Tiếp theo Ivanôp cũng đề xuất vào năm 1936. Denhixôp đề xuất vào năm 1947, với c = cn + cy. Hvorlev đề xuất năm 1956, chia làm 2 thành phần : c = cc + cr. 6
  7. HAÏT ÑAÁT NÖÔÙC TÖÏ DO NÖÔÙC TÖÏ DO LK DAÏNG CHAÛY LK DAÏNG DEÛO LK DAÏNG CÖÙNG Hình 1.1 : Các dạng liên kết trong đất dính Phương pháp phân tích W, cc : a. Cắt mẫu nguyên dạng và mẫu chế bị ở cùng độ ẩm – độ chặt : Xây dựng được biểu đồ theo hình 1.2, và : cc = cnd - ccb (1.2) Trong đó : cnd : lực dính theo kết quá cắt mẫu nguyên dạng. ccb : lực dính theo kết quá cắt mẫu chế bị. Theo Maxlôp thì lực dính cứng chỉ tồn tại ở đất nguyên dạng cứng. Sw MAÃU NGUYEÂN DAÏNG MAÃU CHEÁ BÒ c C . w C . w P Hình 1.2 : Kết quả cắt mẫu xác định lực dính cứng cc . b. Phương pháp cắt theo bản phẳng : Cắt mẫu cứng nguyên dạng, sau đó ép lại, để mẫu hồi phục và cắt lần thứ 2 (thời gian để phục hồi khoảng 20 phút). cc = cnd - cbản phẳng (1.3) c. Phương pháp trùng lặp : - Lần đầu cắt mẫu nguyên dạng theo chiều từ trái sang phải. - Cắt tiếp lần thứ 2 theo chiều ngược lại. - Có thể cắt tiếp lần 3,4 theo chiều ngược lại cho đến khi biểu đồ ổn định. d. Phương pháp cắt theo độ ẩm : Với cùng 1 loại đất, lấy nhiều mẫu thí nghiệm với độ ẩm khác nhau. Trong 4 phương pháp trên, thường chọn PP thứ 2 vì thí nghiệm đơn giản, trên cùng 1 mẫu và cho kết quả khá chính xác. 7
  8. Từ những kết quả này, các tác giả kiến nghị rằng với những công trình có quy mô nhỏ, tạm thời, thành phần lực dính có thể lấy toàn bộ (c W), nhưng đối với công trình vĩnh cửu, có quy mô lớn thì chỉ nên lấy thành phần lực dính cứng cc mà thôi. Bảng 1.1 : Cơ cấu thành phần của lực dính đất loại sét. Cấu trúc của đất Độ sệt B Mức độ thể hiện của các thành phần lực dính cc = %cW W = %cW B 1,0 0 100 B 0,75 0 100 1.2.1.3 Các đặc điểm khác của đất sét yếu. Hiện tượng hấp thụ : Hiện tượng hấp thụ là khả năng hút nước từ môi trường xung quanh và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau : cứng, lỏng và hơi, những ion, phân tử và các hạt keo. Sự hấp thụ của đất sét có bản chất phức tạp và thường gồm một số quá trình sảy ra đồng thời. Tính dẻo : Tính dẻo là một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét. Tính chất này biểu thị sự lưu động của đất sét ở một độ ẩm nào đó khi chịu tác dụng của ngoại lực và chứng tỏ rằng về mức độ biến dạng đất sét chiếm vị trí trung gian giữa thế cứng và thể lỏng hoặc chảy nhớt. Độ dẻo phụ thuộc vào nhiều nhân tố : mức độ phân tán và thành phần khoáng vật của đất, thành phần và độ khoáng hoá của dung dịch nước làm bão hòa đất. Gradien ban đầu : Đất sét có đặc tính thẩm thấu khác thường : chỉ cho nước thấm qua khi gradien cột nước vượt quá một trị số nhất định nào đó. Trị số đó gọi là gradien ban đầu. Gradien ban đầu là độ chênh lệch tối thiểu nào đó của áp lực cột nước, mà thấp hơn nó tốc độ thấm giảm xuống nhiều, rất bé và có thể coi như không thấm nước. Đặc điểm biến dạng : Tính chất biến dạng của đất sét yếu do bản chất mối liên kết giữa các hạt của chúng quyết định. Có thể chia biến dạng của đất sét yếu ra các loại sau đây : - Biến dạng khôi phục, gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng cấu trúc hấp phụ. 8
  9. - Biến dạng dư, chỉ gồm biến dạng cấu trúc. Biến dạng của đất sét yếu là do sự phá hoại các mối liên kết cấu trúc và biến dạng các màng hấp phụ của nước liên kết gây nên. Các loại biến dạng chủ yếu của đất sét yếu là biến dạng cấu trúc và biến dạng cấu trúc hấp phụ. Tính chất lưu biến : Đất sét yếu là một môi trường dẻo nhớt. Chúng có tính dão (từ biến) (1) và có khả năng thay đổi độ bền khi tải trọng tác dụng lâu dài. Khả năng này gọi là tính chất lưu biến. Hiện tượng dão trong đất sét yếu liên quan đến sự ép thoát nước tự do khi nén chặt. Do vậy hiện tượng này liên quan với sự thay đổi mật độ kết cấu của đất do kết quả chuyển dịch, các hạt và các khối lên nhau, cũng như những thay đổi trong sự định hướng của các hạt và các khối đó với phương tác dụng của tải trọng. 1.2.2 Đất cát yếu. Cát được hình thành tạo ở biển hoặc vũng, vịnh. Về thành phần khoáng vật, cát chủ yếu là thạch anh, đôi khi có lẫn tạp chất. Cát gồm những hạt có kích thước 0,05 – 2mm. Cát được coi là yếu khi cỡ hạt thuộc loại nhỏ, mịn trở xuống, đồng thời có kết cấu rời rạc, ở trạng thái bão hòa nước, có thể bị nén chặt và hóa lỏng đáng kể, chứa nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét. Những loại cát đó khi chịu tác dụng rung hoặc chấn động thì trở thành trạng thái lỏng nhớt, gọi là cát chảy. Đặc điểm quan trọng nhất của cát là bị nén chặt nhanh, có độ thấm nước rất lớn. Khi cát gồm những hạt nhỏ, nhiều hữu cơ và bão hòa nước thì chúng trở thành cát chảy, hiện tượng này đôi khi rất nguy hiểm cho công trình và cho công tác thi công. Cần lưu ý 2 hiện tượng nguy hiểm đối với cát yếu : - Biến loãng. - Cát chảy. 1.2.3 Bùn, than bùn và đất than bùn. Bùn là những trầm tích hiện đại, được thành tạo chủ yếu do kết quả tích lũy các vật liệu phân tán mịn bằng cơ học hoặc hoá học ở đáy biển, đáy hồ, bãi lầy Bùn chỉ liên quan với các chỗ chứa nước, là các trầm tích mới lắng đọng, no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Theo thành phần hạt, bùn có thể là cát pha sét, sét pha cát, sét và cũng có thể là cát, nhưng chỉ là cát nhỏ trở xuống. Độ bền của bùn rất bé, vì vậy việc phân tích sức chống cắt (SCC) thành lực ma sát và lực dính là không hợp lý. SCC của bùn phụ thuộc vào tốc độ phát triển biến dạng. Góc ma sát có thể xấp xỉ bằng không. Chỉ khi bùn mất nước, mới có thể cho góc ma sát. (1) Đó là biến dạng từ từ, phát triển rất chậm theo thời gian. 9
  10. Việc xây dựng các công trình trên bùn chỉ có thể thực hiện sau khi đã tiến hành các biện pháp xử lý nền. Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ, thành tạo do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ, chủ yếu là thực vật, tại các bãi lầy và những nơi bị hóa lầy. Đất loại này chứa các hỗn hợp vật liệu sét và cát(2. Trong điều kiện thế nằm thiên nhiên, than bùn có độ ẩm cao 85 – 95% hoặc cao hơn tùy theo thành phần khoáng vật, mức độ phân hủy, mức độ thoát nước Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất. Hệ số nén lún có thể đạt từ 3-8, thậm chí 10 kG/cm 2. Không thể thí nghiệm nén than bùn với mẫu có chiều cao thông thường là 15-20cm, mà phải từ 40-50cm. Khi xây dựng ở những vùng đất than bùn, cần áp dụng các biện pháp : làm đai cốt thép, khe lún, cắt nhà thành từng đoạn cứng riêng rẽ, làm nền cọc, đào hoặc thay một phần than bùn. 1.2.4 Đất đắp. Loại đất này được tạo nên do tác động của con người. Đặc điểm của đất đắp là phân bố đứt đoạn và có thành phần không thuần nhất. Theo thành phần có thể chia thành 4 loại sau : - Đất gồm hỗn hợp các chất thải của sản xuất công nghiệp và xây dựng. - Đất hỗn hợp các chất thải của sản xuất và rác thải sinh hoạt. - Đất của các nền đắp trên cạn và khu đắp dưới nước (để tạo bãi). - Đất thải bên trong và bên ngoài các mỏ khoáng sản. Nhìn chung, các loại đất đắp hầu hết đều phải có biện pháp xử lý trước khi xây dựng. 1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU. 1.3.1 Giải pháp kết cấu. Bao gồm các biện pháp sau : - Chọn kiểu kết cấu ít nhạy lún, làm khe lún, làm giằng BTCT; dự trữ độ cao bằng độ lún dự kiến của công trình. - Lựa chọn độ sâu chôn móng và kích thước móng hợp lý, sử dụng vật liệu, các lớp cách nước ngăn ngừa nước dâng mao dẫn theo các khe hở trong đất. - Quy định và chấp hành nghiêm ngặt về quy trình đào đắp đất. 1.3.2 Các biện pháp xử lý nền. Mục đích : cải thiện thành phần, trạng thái của đất, từ đó làm cho các tính chất cơ học, vật lý của đất nền đáp ứng được yêu cầu trong xây dựng. Để làm (2) Theo QP của Liên Xô cũ : than bùn chứa trên 60% di tích thực vật, còn đất than bùn chứa 10 - 60% di tích thực vật. 10
  11. tăng độ bền và làm giảm độ nén lún của đất, có thể chọn những giải pháp làm giảm độ rỗng hoặc tăng lực dính. Trong một số trường hợp khác, mục đích của gia cố là làm cho đất đá từ chỗ thấm nước trở thành cách nước. 1.3.3 Các giải pháp về móng. Lựa chọn các giải pháp về móng cho phù hợp như : móng đơn, móng băng (1 hoặc 2 phương), móng bè, móng cọc, tùy theo tải trọng tác dụng và đặc điểm của công trình, từng loại đất cụ thể. Chương 2 BIỆN PHÁP KẾT CẤU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 2.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU. Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, cần phải nắm được các hình thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy của nó đối với độ lún của nền đất. Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy theo độ cứng có thể phân chia kết cấu thành ba loại như sau : 2.1.1 Loại kết cấu tuyệt đối cứng. Như ống khói, tháp nước, kết cấu khung nhiều tầng trên bản móng liên tục, mố cầu Loại kết cấu này có độ cứng không gian rất lớn do vậy công trình không bị uốn, chỉ có khả năng lún đều hoặc nghiêng. Đối với kết cấu này, tính nhạy lún kém, không yêu cầu những biện pháp xử lý về phương diện kết cấu. Trong trường hợp này, chỉ cần giảm bớt độ nghiêng nếu có của công trình. 2.1.2 Loại kết cấu mềm. Các loại kết cấu này như bản đáy móng của các bể chứa, cống, âu thuyền và những cấu kiện độc lập khớp như cột trên móng đơn liên kết tự do với dàn hoặc dầm ngang Các công trình thuộc loại này có thể bị uốn cong cùng cấp với khả năng biến dạng của đất nền, do đó không gây nên những nội lực phụ trong kết cấu và không ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình. Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng không đều. 2.1.3 Sơ đồ kết cấu có độ cứng giới hạn. Đó là các khung siêu tĩnh trên các móng đơn, dầm liên nhiều nhịp, vòm không khớp Các công trình thuộc loại này thường hay gặp trong thực tế. 11
  12. Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết diện yếu sẽ có vết nứt. Ơ những tiết diện này, độ cứng của kết cấu giảm đáng kể. Đặc điểm của loại kết cấu này là có tính nhạy lún lớn do đó cần có những biện pháp xử lý thích hợp. Dưới đây là những biện pháp làm giảm độ lún không đều của đất nền thường được áp dụng trong thực tế : Cắt công trình bằng khe lún : sẽ được trình bày trong phần II dưới đây. Thay đổi kích thước, dộ sâu chôn móng : Sử dụng khi nền đất có chiều dày các lớp khác nhau, không đồng nhất. Biện pháp này nhằm mục đích làm cho chiều dày vùng chịu nén của lớp đất dưới đế móng như nhau. Có thể thiết kế đáy móng có chiều rộng thay đổi làm cho biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng có giá trị khác nhau tại các điểm dưới đế móng. Sử dụng các loại móng hợp lý : Dùng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè, móng cọc tùy theo tình hình thực tế của công trình. Nếu chiều dày lớp đất yếu không lớn lắm có thể dùng lớp đệm cát hoặc đệm các vật liệu khác để thay thế. Khi chiều dày lớp đất yếu là lớn, để giảm bớt độ lún và khả năng lún không đều, có thể xử lý bằng móng cọc hay các phương pháp gia cố nhân tạo như cọc cát, giếng cát Hình 2.1 đến 2.3 giới thiệu một số biện pháp thường dùng hiện nay : cấu tạo móng có chiều sâu khác nhau (2.1); đế móng có chiều rộng thay đổi (2.2) và sử dụng những loại móng khác nhau (2.3). LÔ ÙP Ñ A ÁT Y E ÁU LÔ ÙP Ñ A ÁT TO ÁT Hình 2.1 Cấu tạo của móng với những chiều sâu khác nhau. 12
  13. LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT Hình 2.2 Cấu tạo của móng với những chiều rộng khác nhau. LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT Hình 2.3 Dùng móng cọc ở những đoạn lớp đất yếu có chiều dày lớn. 2.2BỐ TRÍ KHE LÚN. Bố trí khe lún là một trong những biện pháp rất có hiệu quả khi xây dựng những công trình có tải trọng khác nhau trên nền đất có tính nén lớn và tính nén không đều. Khe lún phải được bố trí sao cho bảo đảm cho những bộ phận của công trình có khả năng làm việc độc lập, có đủ cường độ và độ cứng khi chịu lực, không gây ra những vết nứt khi nền đất có biến dạng lớn và biến dạng không đều. Vị trí đặt khe lún căn cứ vào sự phân bố các lớp đất dưới đế móng và hình thức kết cấu của công trình. Hình 2.4 dưới đây giới thiệu môt số cách bố trí khe lún cho công trình khi gặp nền đất yếu hoặc công trình có chiều dài lớn. 13
  14. KHE LUÙN KHE LUÙN LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT LÔÙP ÑAÁT TOÁT KHE LUÙN KHE LUÙN Hình 2.4 Bố trí khe lún. Chiều rộng khe lún tùy thuộc vào tính chất biến dạng của công trình và sự phân bố lớp đất yếu dưới đế móng. Chiều rộng tối thiểu của khe lún có thể tính theo công thức sau đây :  = k.h(tgp - tgtr) (2.1) Trong đó : h : khoảng cách từ đế móng đến độ cao mà ở đó xác định khe hở. tgp : độ nghiêng cúa móng công trình phần bên phải. tgtr : độ nghiêng cúa móng công trình phần bên trái. Nếu các phần công trình nghiêng vào nhau thì tgtr lấy trị âm. k : hệ số kể đến tính không đồng nhất của đất nền, k = 1,3 – 1,5. Tuy nhiên, khoảng cách của khe lún thường được lựa chọn trong khoảng từ 2-3cm. Trong nhiều trường hợp, khe lún được kết hợp với khe co dãn. Tuy vậy, khe lún cũng gây nhiều khó khăn phức tạp trong xây dựng và sử dụng, tốn kém thêm tường, móng ngang, vì vậy chỉ làm khe lún khi thật cần thiết : - Khi đất nền có tính nén lún lớn. - Khi công trình có hình dạng phức tạp, tải trọng, chiều cao tầng chênh lệch. - Khi công trình quá dài và có khả năng sảy ra lún không đều (thông thường khi công trình có chiều dài trên 60m). 2.3 THIẾT KẾ GIẰNG MÓNG VÀ GIẰNG TƯỜNG. - Tác dụng : Tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi lún không đều. Làm tăng thêm cường độ và độ cứng không gian của kết cấu. - Thiết kế giằng móng và giằng tường bao gồm các công việc : Xác định vị trí của các giằng trong tường và móng. Tính toán lượng cốt thép cần thiết trong giằng. 14
  15. - Vị trí của các giằng phụ thuộc vào tính chất biến dạng của công trình (công trình có thể bị vồng lên hoặc võng xuống : Bố trí ở phía trên hoặc phía dưới của tường. Giằng tường có thể bố trí ở cao trình ngăn giữa các tầng nhà, lanh tô cửa sổ - Để đảm bảo độ cứng không gian, giằng nên được bố trí liên tục trên suốt các tường hoặc phần móng bên dưới để tạo thành khung kín không gian. Kích thước và số lượng giằng có thể xác định dựa vào tính chất không đồng đều của nền đất và đặc tính làm việc của kết cấu công trình : - Khi cốt thép bố trí 1 hàng, chiều dày giằng không nhỏ hơn 75mm. - Khi cốt thép bố trí 2 hàng, chiều dày giằng không nhỏ hơn 150mm. Khi giằng trong tường gạch cốt thép đường kính 6-8mm, cách khoảng 3-6 hàng gạch bố trí 1 lớp. Chiều dày mạch thường từ 3-4cm. Mác vữa không nhỏ hơn 75. Nếu dùng các giằng đúc sẵn thì các mối nối phải có mác bê tông mác của giằng. Để tính toán cốt thép cho giằng có thể sử dụng 1 trong 2 phương pháp sau : 2.3.1 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp đơn giản. 2.3.1.1 Cơ sở tính toán. Giả thiết cơ bản của PP này là tường dọc của nhà được xem như 1 dầm đặt trên nền đất có độ cứng thay đổi. Tính nén không đều của nền đất được đặc trưng bằng sự thay đổi trị số modun biến dạng E 0 của đất tại các điểm dọc theo chiều dài của nhà. 2.3.1.2 Nội lực trong giằng. - Moment uốn lớn nhất : 1 qL2 M 1 (2.2) max 16 2 1 - Lực cắt lớn nhất : 1 qL Q 1 (2.3) max 5,2 2 1 Trong đó : E0 max 1 (2.4) E0 min E0max : modun biến dạng lớn nhất của nền đất ở dưới hai đầu tường nhà. E0min : modun biến dạng nhỏ nhất của nền đất ở dưới hai đầu tường nhà. q : tải trọng của tường nhà hoặc công trình được xem là phân bố đều. L : chiều dài của tường nhà hoặc công trình. - Độ võng tuyệt đối lớn nhất : 15
  16. 4 33 1 qL Y 1 max 5760 2 EJ (2.5) 1 - Độ võng tương đối lớn nhất : y f max 0 L (2.6) Trong đó : E : modun đàn hồi của khối tường xây : đối với tường gạch có thể lấy bằng 5.000-10.000 kG/cm2, phụ thuộc vào mác gạch và vữa xây. J : moment quán tính tiết diện tường xét đến sự giảm yếu do các lỗ cửa. b H3 J tñ 12 (2.7) btđ : chiều dày tương đương của tường, btđ = 0,6b (2.8) b : chiều dày thực của tường. 2.3.1.3 Tính toán cốt thép giằng. M F max ct R h (2.9) ct 0 Trong đó : Mmax : moment uốn lớn nhất tính theo công thức 2.2. Rct : giới hạn chảy của cốt thép. H0 : chiều cao tính toán của tường nhà; H0 = (0,8 - 0,9)H. Ưng suất tiếp trong khối tường xây do lực cắt gây nên : Q max  F (2.10) n Trong đó Fn : diện tích tiết diện nguyên của móng và các giằng giữa các tầng nhà của khối xây. Fn = bHi (2.11) Trị số ứng suất tiếp  tính theo công thức 2.10 trong mọi trường 2 hợp không nên vượt quá 2,5 kG/cm . Nếu trị số f o tính toán theo công thức 2.6 không vượt quá các trị số giới hạn cho trong bảng 2.1 thì cho phép không phải bố trí các giằng tường. Bảng 2.1 : Trị số độ võng tương đối giới hạn Trị số L/H Trị số 1 1,5 2 3 4 5 6 5 0,00025 0,00030 0,00035 0,00045 0,0005 0,0006 4 0,00030 0,00035 0,00045 0,00060 0,0007 0,0005 3 0,00045 0,00040 0,00055 0,00070 0,0008 0,0010 16
  17. 2.3.2 Tính toán cốt thép giằng theo phương pháp của B.I. Đalmatov. Theo B.I. Đalmatov, dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều q của tường, biểu đồ ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng theo hướng dọc sẽ có một trong những dạng như hình 2.5a,b. a) q n i x m a q m q b) q n i x m a q m q c) p p 2 Hình 2.5 Các dạng biểu đồ ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng : a) khi tường nhà bị uốn cong lên, b) khi tường nhà bị uốn cong xuống, c) biểu đồ ứng suất tiếp xúc tính toán trong trường hợp a. Trị ứng suất tiếp xúc p dưới đế móng và diện tích cốt thép cần thiết F ct trong trường hợp 2.5a có thể tính như sau : 160.1,2y b E P max t k 2 (2.12); L 7 16 8.1,2ymaxbt Ek Fct 2 (2.13) L 7 16 m m R k ct ct Trong đó : 1,2 : he số vượt tải. ymax : độ võng lớn nhất. y (1 n) SL  max 2 ( ) (2.14) n : hệ số, phụ thuộc vào thời gian cứng của vữa, tốc độ xây dựng và tốc độ tăng độ lún theo thời gian, có thể lấy bằng 0,25 – 0,75, đối với khối xây gạch bằng vữa hỗn hợp, lấy n = 0,50 – 0,75, với nhà panen lớn dùng vữa xi măng, lấy n = 0,25 – 0.50. S : độ không đồng đều tương đối của biến dạng nền. S S S max min (2.15) 0,5L Smac, Smin : độ chênh của biến dạng nền, xác định theo tính toán độ lún; đối với tường dài 60 – 100m, lấy sơ bộ bằng 0,4 – 0,5 trị số độ lún trung bình. L : chiều dài của tường. 17
  18. ( ) : hàm số phụ thuộc vào lấy theo bảng 2.2. Bảng 2.2 : Trị số của hàm số ( ) L 1 1,5 2,0 4,0 H ( ) 0,90 0,80 0,70 0,50 bt : chiều dày tương đương của tường có xét đến sự giảm yếu do cửa số. Ek : modun biến dạng lâu dài của khối xây. E E 1 k 1 (2.16) i E : modun đàn hồi của khối xây. t : đặc trưng từ biến, xác định bằng thực nghiệm hoặc có thể lấy gần đúng bằng cách căn cứ vào kết cấu của tường, theo bảng 2.3. L (2.17) H Bảng 2.3 : Trị số gần đúng của đặc trưng từ biến t Kết cấu tường t Tường panen lớn 2-3 Tường khối lớn 3-4 Tường gạch, đá vụn 4-5 H : chiều cao của tường nhà xác định như sau : - Nếu tường có khả năng bị uốn cong lên theo chiều dọc thì lấy H từ đáy móng đến giằng trên cùng. - Nếu tường có bị uốn cong xuống thì lấy H từ mái hắt đến giằng dưới cùng. mk và mct : hệ số điều kiện làm việc của khối xây tường và của cốt thép. Rct : giới hạn chảy của cốt thép. Khi co nhiều giằng bố trí trên chiều cao của tường, nếu giả thiết diện tích tiết diện cốt thép trong mỗi giằng đều như nhau thì tính như sau : H a Fct1 Fct2 Fctn Fct (2.18) n 1  H a i 1 Trong đó : Fct : tính theo công thức 2.13. a = 0,1H. n : số giằng làm việc đồng thời. Các loại giằng tường và giằng móng trong thực tế thường được thiết kế theo sơ đồ trong hình 2.6 và 2.7 dưới đây. 18
  19. 0 5 5 a) 1 b) 7 1 > > 2 0 5 0 1 c) d) 4 - > 0 3 Hình 2.6 Bố trí cốt thép trong giằng tường : a,b,c) Hình 2.7 Bố trí cốt thép trong giằng móng : 1) Giằng BTCT, d) giằng cốt thép giằng BTCT; 2) giằng cốt thép Sau khi tính toán diện tích cốt thép cần kiểm tra lại điều kiện : p b(o - h) (2.19) Trong đó : p : ứng suất tiếp xúc dưới đế móng, xác định theo công thức 2.12. b : chiều rộng đế móng. o : ứng suất trung bình dưới đế móng do tải trọng tính toán. h : ứng suất do trọng lượng bản thân của đất ở cao trình đế móng. Ưng suất tiếp trong khối xây cần được thỏa mãn điều kiện sau đây : p  R (2.20) 7b kk tñ Trong đó : btđ : chiều dày tương đương của tường có xét đến sự giảm yếu do cửa. Rkk : sức kháng tính toán củakhối xây khi chịu nén. 2.4 CẤU TẠO GỐI TỰA CỨNG. Với các công trình cao tầng xây dựng trên những vùng đất có biến dạng lún lớn và biến dạng không đều thì ngoài việc thiết kế các giằng tường, giằng móng như trên, trong nhiều trường hợp, để làm tăng độ cứng không gian, người ta còn bố trí các gối tựa cứng bằng bê tông cốt thép. Ơ nhiều nước, người ta đã thiết kế những gối tựa cứng giống như những móng hộp lớn bao gồm bản đáy, bản trên và các vách ngăn liên kết cứng với các tường ngăn và tường biên. Ngoài ra còn kết hợp với việc bố trí thêm các loại cốt thép xiên, cốt thép dọc có sức chịu kéo cao trong các tường vách ngăn, bản đáy, bản trên của móng. Bố trí thêm các cốt thép phụ ở các lỗ cửa sổ, cửa đi Biện pháp cấu tạo gối tựa cứng dưới nhà và công trình là một phương hướng tiến bộ để xử lý đối với nền đất yếu và đã được áp dụng ở nhiều nước. Đây là biện pháp có hiệu quả đối với nhà và công trình cao tầng. 19
  20. 2.5 CHỌN LOẠI MÓNG VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG. 2.5.1 Chọn loại móng. Đối với nền đất yếu, việc chọn loại móng có ý nghĩa quan trọng cả về kỹ thuật và kinh tế. Chọn loại móng căn cứ vào những đặc điểm sau đây : - Hình thức kết cấu của công trình, tính chất truyền tải trọng. - Sơ đồ bố trí các công trình ngầm (tầng hầm, ống dẫn ). - Tình hình địa chất khu vực xây dựng. - Điều kiện XD móng (phương tiện thi công, thời gian XD ). 2.5.2 Chọn chiều sâu chôn móng. Việc lựa chọn độ sâu chôn móng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây : 2.5.2.1 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực xây dựng. Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn khu vực xây dựng công trình là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến việc lựa chọn độ sâu chôn móng; trong đó vị trí của lớp đất chịu lực là điều kiện quan trọng nhất. Tùy thuộc vào các sơ đồ phổ biến trong thực tế để lựa chọn độ sâu chôn móng và các loại móng cho phù hợp. Về điều kiện thủy văn của khu vực xây dựng cần phải được xem xét thận trọng về biên độ dao động của mực nước ngầm, dòng chảy ngầm có thể gây ra hiện tượng cát chảy đây là một trong những yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án móng, độ sâu chôn móng, biện pháp thi công móng Khi mực nước ngầm nằm cao hơn đế móng, do tác dụng đẩy nổi của nước, sẽ làm giảm trị số ứng suất tác dụng lên nền và hạn chế khả năng chống trượt khi chịu lực ngang. Vì vậy, trong mọi trường hợp nên cố gắng đặt móng ở bên trên mực nước ngầm. 2.5.2.2 Anh hưởng của trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình. Khi công trình chịu tải trọng lớn thì móng cần đặt sâu để giảm bớt diện tích đế móng và hạn chế khả năng lún và biến dạng không đều của đất nền. Khi công trình chịu tải trọng ngang và moment uốn lớn, móng cũng phải có chiều sâu đủ lớn để đảm bảo ổn định về trượt và lật. 2.5.2.3 Anh hưởng của đặc điểm và yêu cầu sử dụng công trình. Chiều sâu chôn móng còn phụ thuộc vào sự có mặt của các công trình như tầng hầm, đường giao thông, đường ống dẫn nước cũng như các công trình lân cận đã xây dựng. Đáy móng phải được đặt sâu hơn tầng hầm ít nhất 40cm và mặt trên của móng phải nằm ở dưới sàn tầng hầm. Khi công trình tiếp cận với các đường giao thông ngầm thì đế móng cần đặt sâu hơn các vị trí trên tối thiểu 20 – 40cm. Việc xem xét tình hình xây dựng và đặc điểm móng của các công trình xây dựng lân cận là hết sức quan trọng. Khi cao trình đáy móng mới và cũ khác nhau thì phải đảm bảo điều kiện tối thiểu về khoảng cách và góc truyền lực để các móng không ảnh hưởng lẫn nhau. 20
  21. 2.5.2.4 Anh hưởng của biện pháp thi công móng. Chiều sâu chôn móng có liên quan đến phương pháp thi công móng. Nếu lựa chọn chiều sâu chôn móng một cách hợp lý thì có thể rút ngắn thời gian xây dựng móng và biện pháp thi công không đòi hỏi phức tạp. Có thể đề xuất ra nhiều phương án móng, độ sâu chôn móng để lựa chọn phương án cho phù hợp. Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ, CẢI TẠO ĐẤT NỀN 3.1 ĐỆM CÁT. 3.1.1 Phạm vi áp dụng. Đệm cát thường sử dụng khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước như sét nhão; cát pha bão hòa nước, sét pha nhão; bùn; than bùn có chiều dày lớp đất cần thay thế không lớn lắm (nhỏ hơn 3m). Người ta bóc bỏ các lớp đất yếu này và thay thế bằng lớp cát có khả năng chịu lực lớn hơn. Đệm cát có các tác dụng sau đây : - Lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực tiếp thu tải trọng công trình truyền xuống lớp đất thiên nhiên. Làm tăng sức chịu tải của đất nền. - Làm giảm độ lún của móng; giảm độ lún lệch của móng do có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền ở dưới tầng đệm cát. - Giảm chiều sâu chôn móng từ đó giảm khối lượng vật liệu xây móng. - Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún. 21
  22. Tuy nhiên, khi sử dụng biện pháp đệm cát cần phải chú ý đến trường hợp sinh ra hiện tượng cát chảy, xói ngầm trong nền do nước ngầm hoặc hiện tượng hóa lỏng do tác dụng của tải trọng động. Những trường hợp sau đây không nên sử dụng đệm cát : - Lớp đất phải thay thế có chiều dày lớn hơn 3m, lúc này đệm cát có chiều dày lớn, thi công khó khăn, không kinh tế. - Mực nước ngầm cao và có áp. Lúc này hạ mực nước ngầm rất tốn kém và đệm cát không ổn định. Kích thước đệm cát được xác định bằng tính toán nhằm thoả mãn 2 điều kiện : ổn định về cường độ và đảm bảo độ lún của công trình sau khi có đệm cát nằm trong giới hạn cho phép. 3.1.2 Tính toán đệm cát. Kích thước đệm cát được xác định từ điều kiện : 1 + 2 Rđy (3.1) Trong đó : 1 : ƯS thường xuyên do trọng lượng bản thân đất trên cốt đáy móng và của đệm cát tác dụng trên mặt lớp đất yếu dưới đáy đệm cát. 2 : ƯS do công trình gây ra, truyền trên mặt lớp đất yếu đáy đệm cát. tc 2 = Ko(o - hM) (3.2) Trong đó : Ko : hệ số phụ thuộc vào m = 2z/b và n = l/b, được tra bảng. tc o : ứng suất tiêu chuẩn trung bình dưới đáy móng xác định như sau : Trường hợp móng chịu tải trọng đúng tâm : tc N tc o o = γ .h (3.3) tb M F Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm : tc tc  tc = max min (3.4) o 2 tc N M tc σ tc γ .h o  (3.5) max, min tb M F W Trong đó :  N tc : tổng tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng của công trình tác dụng lên 0 móng;  M tc : tổng moment do tải trọng công trình tác dụng vào móng; F : diện tích đáy móng; W : moment chống uốn của tiết diện đáy móng; tb : dung trọng trung bình của móng và đất đắp lên móng. 22
  23. tc N0 M tc h o =hM b Ñ h Rđ b1Ñ 2 Hình 3.1 Sơ đồ tính toán đệm cát. y Cướng độ tính toán tại mặt lớp đất yếu, dưới đáy lớp đệm cát xác định theo công thức : m m R = 1 2 (Ab  + BH ’ + Dc - ’ h ) (3.6) đy K y II y II II II o tc Trong đó : A,B,D : tra bảng phụ thuốc vào II; by : bề rộng móng quy ước, xác định như sau : + Đối với móng băng : tc  N o by = (3.7) σ2.l + Đối với móng chữ nhật : b = Δ2 F ; = l b (3.8) y y 2 N tc F o (3.9) y σ2 Để đơn giản, chiều dày đệm cát có thể được tính toán theo công thức : hđ = K.b (3.10) 23
  24. Trong đó : K : hệ số phụ thuộc vào tỷ số l/b và R1 R1/R2 tra trên biểu đồ hình 3.2. R2 6,0 R1 : cường độ tính toán của đệm cát, thường được xác định bằng thí nghiệm nén l =1 b 5,0 tĩnh tại hiện trường hoặc theo công thức quy phạm. 4,0 R2 : cường độ tính toán của lớp đất yếu nằm dưới đệm cát, thường được xác l =2 b 3,0 định bằng bàn nén tại hiện trường hoặc tính toán theo CII; II. 2,0 Chiều rộng đệm cát xác định như l =x b sau : 1,0 K 0,0 0,5 1,0 1,5 bđ = b + 2hđ.tg (3.11) Hình 3.2 Biểu đồ xác định hệ số K. : góc truyền lực của cát hoặc có thể lấy trong khoảng 30 – 45o. Kiểm tra về độ lún : S = S1 + S2 Sgh (3.12) Trong đó : S1 : độ lún của đệm cát; S 2 : độ lún của các lớp đất nằm dưới đệm cát trong vùng chịu nén; Sgh : độ lún cho phép. 3.1.3 Thi công đệm cát. Hiệu quả của đệm cát phụ thuộc phần lớn vào công tác thi công, do vậy phải đầm nén đảm bảo đủ độ chặt và không làm phá hoại kết cấu của lớp đất bên dưới. Trường hợp không có nước ngầm, cát được đổ từng lớp dày khoảng 20cm, làm chặt bằng đầm lăn, đầm rung khi có nước ngầm cao, phải có biện pháp hạ mực nước ngầm hoặc dùng biện pháp thi công trong nước. Độ ẩm đầm nén tốt nhất của cát làm vật liệu lớp đệm xác định theo công thức sau đây : 0,7.e.γ W n (3.13) tn γs Trong đó : e : hệ số rỗng của cát trước khi đầm nén; 3 n : trọng lượng riêng của nước = 10 KN/m ; s : trọng lượng riêng của cát. Sau khi đầm nén cần kiểm tra lại độ chặt của đệm cát bằng cách sử dụng xuyên tiêu chuẩn; xuyên tĩnh hoặc xuyên động. 24
  25. 3.1.4 Trình tự thiết kế móng sử dụng đệm cát. 3.1.4.1 Chọn độ sâu chôn móng. Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình và tải trọng tác dụng, phân tích để lựa chọn phương án, từ đó chọn độ sâu chôn móng (độ sâu này có thể điều chỉnh trong quá trình tính toán chi tiết). Thông thường độ sâu chôn móng trên đệm cát được chọn bình thường giống như đặt trên nền đất tốt (sơ đồ số 1). 3.1.4.2 Xác định kích thước đáy móng và kiểm tra điều kiện áp lực. Gồm các bước sau : - Xác định cường độ tính toán quy ước của cát làm đệm (theo công thức quy đổi của quy phạm). - Xác định diện tích đế móng và xác định kích thước móng. - Xác định chiều dày của đệm cát : để đơn giản, chiều dày thường được chọn trước sau đó kiểm tra lại, nếu không đạt có thể tăng chiều dày đệm, nhưng đệm không nên dày quá 3m, lúc này có thể chuyển sang phương án móng khác). - Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu (đáy đệm cát). - Tính toán độ lún của móng. - Tính toán các kích thước của đệm cát (theo mặt bằng). - Tính toán độ bền và cấu tạo móng (giồng như móng nông trên nền thiên nhiên). Cùng nguyên tắc với đệm cát, còn dùng đệm đất, đệm đá sỏi tùy theo khả năng cung cấp ở từng khu vực xây dựng. 3.2 CỌC CÁT. 3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. Cọc cát được sử dụng trong các trường hợp sau đây : Công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày > 3m. Những trường hợp sau đây không nên dùng cọc cát : - Đất quá nhão yếu, lưới cọc cát không thể lèn chặt được đất (khi hệ số rỗng nén chặt enc > 1 thì không nên dùng cọc cát. - Chiều dày lớp đất yếu dưới đáy móng > 3m, lúc này dùng đệm cát tốt hơn. Tác dụng của cọc cát : - Làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền đất giảm đi, trọng lượng thể tích, modun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên. - Do nền đất được nén chặt, nên sức chịu tải tăng lên, độ lún và biến dạng không đều của đất nền dưới đế móng giảm đi đáng kể. - Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc. Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền được nén chặt bằng cọc cát có thể được coi như một nền thiên nhiên. 25
  26. - Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền thiên nhiên hoặc nền gia cố bằng cọc cứng. Phần lớn độ lún của công trình diễn ra trong quá trình thi công, do vậy công trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định. Sử dụng cọc cát rất kinh tế so với cọc cứng (so với cọc bê tông giá thành giảm 50%, so với cọc gỗ giảm 30%), không bị ăn mòn, xâm thực. Biện pháp thi công đơn giản không đòi hỏi những thiết bị thi công phức tạp. 3.2.2 Tính toán và thiết kế cọc cát. 3.2.2.1 Hệ số rỗng của nền được gia cố bằng cọc cát. Từ điều kiện : e e I max nc ta có : e = e – I (e – e ) (4.1) d e e nc max D max min max min Trong đó : emax : hệ số rỗng của cát ở trạng thái xốp nhất. emin : hệ số rỗng của cát ở trạng thái chặt nhất. ID : độ chặt tương đối = 0,7-0,8. 3.2.2.2 Diện tích nén chặt. Fnc = 1,4b (l + 0,4b) (4.2) Trong đó : b : chiều rộng đáy móng (m). l : chiều dài đáy móng (m). (Kích thước phạm vi nén chặt mở rộng về mỗi phía 0,2b). Tỷ lệ diện tích của tất cả các cọc cát Fc đối với diện tích đất nền được nén chặt Fnc được xác định như sau : F e e 0 Ω 0 nc (4.3) 1 e Fnc 0 3.2.2.3 Số lượng cọc cát. F n = nc (4.4) f c Trong đó : fc - diện tích mặt cắt ngang của mỗi cọc cát (lấy bằng diện tích mặt cắt ngang của ống thép tạo lỗ cọc cát). 26
  27. d 0,2b b 0,2b A L Fmoùng B C Fneùn chaët L Hình 4.1 Bố trí cọc cát để nén chặt nền Hình 4.2 Sơ đồ để xác định khoảng cách giữa tim các cọc cát 3.2.2.4 Bố trí cọc cát. Cọc cát thường được bố trí theo hình tam giác, đó là sơ đồ có lợi nhất để làm chặt đất ở khoảng giữa các cọc cát. Khoảng cách giữa các cọc là : γ L 0,95d nc (4.5) γ γ nc 0 Trọng lượng riêng của đất sau khi nén chặt bằng cọc cát : γ γ s (1 W) (4.6) nc 1 e nc Trong đó : W : độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên. s : trọng lượng riêng của đất ở trạng thái tự nhiên. d : đường kính cọc cát. enc : hệ số rỗng của nền sau khi gia cố bằng cọc cát. 3.2.3 Thi công cọc cát. Cọc cát được thi công bằng máy chuyên dùng. Sử dụng ống thép tạo lỗ và nhồi cát vào trong ống. Cần lưu ý khi đào hố móng không đào sâu đến cao trình thiết kế mà để lại khoảng 1m, sau này khi thi công móng mới đào tiếp vì cát ở đoạn đầu trên của cọc thường không chặt. Ong thép được hạ xuống bằng chấn động đến độ sâu cần thiết, nhồi cát và rút ống lên từ từ. Sau khi thi công cần kiểm tra lại bằng các phương pháp sau đây : - Khoan lấy mẫu đất ở giữa các cọc cát để xác định trọng lượng riêng của đất được nén chặt nc, hệ số rỗng nén chặt enc và c, sau khi nén chặt. Từ đó tính ra cường độ của đất nền sau khi nén chặt. - Dùng xuyên tiêu chuẩn để kiểm tra độ chặt của cát trong cọc và đất giữa các cọc cát. - Thử bàn nén tĩnh tại hiện trường, trên mặt nền cọc cát. Diện tích bàn nén phải lớn để trùm qua được ít nhất 3 cọc cát. Thông thường, nếu cọc cát được thi công tốt, sức chịu tải của đất nền có 27
  28. thể tăng lên gấp 2-3 lần so với ban đầu. 3.3 TRỤ ĐẤT XI MĂNG. 3.3.1 Phạm vi áp dụng. Ph-¬ng ph¸p nµy míi ®-ỵc giíi thiƯu vµo n-íc ta nh-ng ®iỊu kiƯn sư dơng rng r·i cßn h¹n ch. §©y lµ biƯn ph¸p c ý ngha kinh t cao, nªn ®-ỵc thÝ ®iĨm nhiỊu nhµ h¬n n÷a ®Ĩ c kt qu¶ nh©n rng diƯn sư dơng. Lo¹i gia c nỊn theo c«ng nghƯ nµy c thĨ lµm mng cho nhµ c ® cao tíi 12 tÇng. 3.3.2 Mô tả về công nghệ. Dng m¸y ®µo kiĨu gµu xoay, b gµu vµ l¾p l-ìi khuy ®t kiĨu l-ìi chÐm ngang ®Ĩ lµm t¬i ®t trong h khoan mµ kh«ng ly ®t khi lç khoan. Xoay vµ n cÇn xoay ®n ® s©u ®¸y trơ. Ta ®-ỵc mt trơ mµ bªn trong ®t ®-ỵc khuy ®Ịu. Khi mịi khuy ®¸y trơ th× b¾t ®Çu b¬m s÷a xi m¨ng ®-ỵc dn trong lßng cÇn khoan ®n mịi khoan. §t l¹i ®-ỵc trn víi s÷a xi m¨ng thµnh d¹ng xỊn xƯt c xi m¨ng. Va rĩt va b¬m s÷a xi m¨ng vµ trn. Cui cng khi cÇn khoan n©ng mịi lªn ®n mỈt ®t, ta ®-ỵc cc ®t trn xi m¨ng. Xi m¨ng s ph¸t triĨn c-ng ® nh- tÝnh to¸n. Nh÷ng trơ ®t xi m¨ng trn -ít th-ng b trÝ s¸t nhau d-íi ch©n mng b¨ng, ®-ng kÝnh trơ n s¸t trơ kia. L-ỵng xi m¨ng dng cho 1m 3 trơ t 250kg ®n 350 kg. T lƯ N-íc/Xim¨ng lµ 60% ®n 120% víi s÷a xi m¨ng b¬m xung cc. Sau 28 ngµy, khoan ly mu trong c¸c trơ nµy c-ng ® ®¹t 17 kG/cm 2 víi l-ỵng xi m¨ng lµ 250 kg/m3 vµ h¬n n÷a tu thuc lo¹i ®t t¹i chç. Ph-¬ng ph¸p nµy ®· ®-ỵc c¸c n-íc Hoa k, Anh, Ph¸p, §c vµ nhiỊu n-íc ch©u ¢u kh¸c sư dơng. N-íc Nht cịng x©y dng nhiỊu nhµ víi lo¹i trơ nµy. Víi trơ nµy c thĨ x©y dng nhµ t 8 tÇng ®n 10 tÇng. Nht b¶n giíi thiƯu víi thÞ tr-ng n-íc ta lo¹i m¸y lµm trơ lo¹i nµy lµ TENOCOLUMN. C¸c ch tiªu khi sư dơng m¸y TENOCOLUMN nh- sau: Lo¹i ®t t¹i chç L-ỵng xim¨ng/m3 T lƯ N/X C-ng ® mu % KG/cm2 C¸t 250 120 41,8 Bn,sÐt 226 100 30 ¸ c¸t 250 60 17,1 §t ln h÷u c¬ 350 60 15,7 Than bn 325 60 16,4 Víi nh÷ng ch tiªu trªn ®©y, ph-¬ng ph¸p t ra h÷u hiƯu khi qui ®ỉi sc chÞu t¶i d-íi nỊn thµnh trÞ s ®ng nht dng khi tÝnh to¸n mng b¨ng d-íi c«ng 28
  29. tr×nh. Víi sc chÞu cđa trơ kho¶ng 15 kG/cm 2 c thĨ qui ®ỉi sc chÞu ®¸y mng b¨ng thµnh b×nh qu©n 5~7 kG/cm2 lµ ®iỊu c ý ngha khi thit k mng. Vật liệu trộn Phun vật liệu Trộn đều đất và Trộn đều và Khoan phá kết liên kết và trộn vật liệu trộn đầm chặt cấu đất với đất Hướng xoay mũi khoan Hướng đi vật liệu Quy trình tạo trụ đất trộn với vôi hoặc xi măng 3.3.3 Các giải pháp thiết kế. 3.3.3.1 Nguyên lý thiết kế. §t xư lý trn s©u ®-ỵc thit k sao cho c«ng tr×nh x©y dng ®¹t c¸c yªu cÇu vỊ tÝnh kh¶ thi, kinh t vµ l©u dµi, chÞu ®-ỵc c¸c t¸c ®ng vµ ¶nh h-ng trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ sư dơng, tc lµ tha m·n c¸c ®iỊu kiƯn vỊ tr¹ng th¸i giíi h¹n cc h¹n, vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n sư dơng. Thit k th-ng theo ph-¬ng ph¸p lỈp, trong ® kt qu¶ cđa nhiỊu ph-¬ng ph¸p thÝ nghiƯm kiĨm tra lµ mt phÇn quan trng. Thit k s¬ b da trªn kt qu¶ thÝ nghiƯm mu trn trong phßng. T-¬ng quan c-ng ® nÐn kh«ng h¹n ch n h«ng gi÷a mu th©n trơ hiƯn tr-ng vµ mu trn trong phßng c thĨ chn theo kinh nghiƯm t 0.2 ®n 0.5 ty theo lo¹i ®t vµ t lƯ trn. Nu kt qu¶ thÝ nghiƯm hiƯn tr-ng kh«ng ®¸p ng yªu cÇu th× ph¶i ®iỊu chnh thit k c«ng nghƯ vµ khi cÇn thit ®iỊu chnh c¶ thit k chc n¨ng. 29
  30. X¸c lp c¸c ®iỊu kiƯn thit k Kt qu¶ kh¶o s¸t hiƯn ThÝ nghiƯm trong phßng C¬ s d÷ liƯu vỊ t­¬ng tr­ng víi ®t ®¹i diƯn vµ theo t quan gi÷a c­ng ® trong lƯ trn kh¸c nhau phßng vµ hiƯn tr­ng X¸c lp c­ng ® thit k §Ị xut gi¶i ph¸p thi c«ng vµ s¬ b x¸c ®Þnh kÝch th­íc khi gia c Ph©n tÝch thit k ®Ĩ ®¸p ng c¸c yªu cÇu chc n¨ng tỉng thĨ §iỊu chnh tÝnh n¨ng trn nu c­ng ® Ch t¹o trơ thư ®Ĩ x¸c nhn c­ng ® vµ ® ®ng nht ch­a ®¹t d tÝnh vµ ® ®ng nht Thit k k thut thi c«ng, thi c«ng ®¹i trµ theo quy tr×nh ®· ®¶m b¶o cht l­ỵng yªu cÇu Quy tr×nh thit k lỈp, gm thÝ nghiƯm trong phßng, thit k chc n¨ng, thư hiƯn tr-ng vµ thit k c«ng nghƯ 3.3.3.2 Quy trình thiết kế, thi công trụ đất xi măng. - Kh¶o s¸t ®Þa cht c«ng tr×nh, thÝ nghiƯm x¸c ®Þnh hµm l-ỵng xi m¨ng thÝch hỵp trong phßng thÝ nghiƯm. - Thit k s¬ b nỊn gia c theo ®iỊu kiƯn t¶i trng t¸c dơng cđa kt cu bªn trªn (c¨n c vµo kt qu¶ thÝ nghiƯm mu trong phßng vµ kinh nghiƯm tÝch lịy); - Thi c«ng trơ thư b»ng thit bÞ d kin sư dơng; - Tin hµnh c¸c thÝ nghiƯm kiĨm tra (xuyªn c¸nh, xuyªn tnh, nÐn tnh, ly mu ); - So s¸nh víi c¸c kt qu¶ thÝ nghiƯm trong phßng, ®¸nh gi¸ l¹i c¸c ch tiªu cÇn thit; - §iỊu chnh thit k (hµm l-ỵng cht gia c, chiỊu dµi hoỈc kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trơ); 30
  31. - Thi c«ng ®¹i trµ theo c«ng nghƯ ®· ®¹t yªu cÇu vµ tin hµnh kiĨm tra cht l-ỵng phơc vơ nghiƯm thu. 3.3.3.3 Thí nghiệm. §t xư lý trn s©u ®-ỵc thit k sao cho c«ng tr×nh x©y dng ®¹t c¸c yªu cÇu vỊ tÝnh kh¶ thi, kinh t vµ l©u dµi, chÞu ®-ỵc c¸c t¸c ®ng vµ ¶nh h-ng trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ sư dơng, tc lµ tha m·n c¸c ®iỊu kiƯn vỊ tr¹ng th¸i giíi h¹n cc h¹n, vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n sư dơng. 3.3.3.4 Tương quan giữa các đặc tính của đất xử lý. §t xư lý trn s©u ®-ỵc thit k sao cho c«ng tr×nh x©y dng ®¹t c¸c yªu cÇu vỊ tÝnh kh¶ thi, kinh t vµ l©u dµi, chÞu ®-ỵc c¸c t¸c ®ng vµ ¶nh h-ng trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ sư dơng, tc lµ tha m·n c¸c ®iỊu kiƯn vỊ tr¹ng th¸i giíi h¹n cc h¹n, vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n sư dơng. 3.3.3.5 Phương hướng thiết kế. a. Về ổn định. C-ng ® kh¸ng c¾t cđa nỊn gia c tÝnh theo c«ng thc : Ctb = Cu (1- a) + a Cc Trong ® : Cu lµ sc kh¸ng c¾t cđa ®t, tÝnh theo ph-¬ng ph¸p trng s cho nỊn nhiỊu líp; Cc lµ sc kh¸ng c¾t cđa trơ; a lµ t s diƯn tÝch, a = n Ac/Bs; n lµ s trơ trong 1m chiỊu dµi khi ®¾p; Bs lµ chiỊu rng khi ®¾p; Ac lµ diƯn tÝch tit diƯn trơ. b. Về độ lún. § lĩn tỉng (S) cđa nỊn gia c ®-ỵc x¸c ®Þnh b»ng tỉng ® lĩn cđa b¶n th©n khi gia c vµ ® lĩn cđa ®t d-íi khi gia c: S = S1 + S2 Trong ®: S1 - ® lĩn b¶n th©n khi gia c S2 - ® lĩn cđa ®t ch-a gia c, d-íi mịi trơ § lĩn cđa b¶n th©n khi gia c ®-ỵc tÝnh theo c«ng thc: qH qH S1 Etb aEc (1 a)Es Trong ®: q - t¶i trng c«ng tr×nh truyỊn lªn khi gia c (kN); H - chiỊu s©u cđa khi gia c (m) a - t s diƯn tÝch, a = (nAc / BL), n- tỉng s trơ, Ac - diƯn tÝch tit diƯn trơ, B, L - kÝch th-íc khi gia c; Ec- M« ®un ®µn hi cđa vt liƯu trơ; C thĨ ly Ec = (50100) Cc trong ® Cc lµ sc kh¸ng c¾t cđa vt liƯu trơ. 31
  32. Es - M« ®un bin d¹ng cđa ®t nỊn gi÷a c¸c trơ. (C thĨ ly theo c«ng thc thc nghiƯm Es = 250Cu, víi Cu lµ sc kh¸ng c¾t kh«ng tho¸t n-íc cđa ®t nỊn). § lĩn S2 ®-ỵc tÝnh theo nguyªn lý cng lĩn tng líp (xem phơ lơc 3 TCXD 45-78). ¸p lc ®t phơ thªm trong ®t c thĨ tÝnh theo li gi¶i cho b¸n kh«ng gian bin d¹ng tuyn tÝnh (tra b¶ng) hoỈc ph©n b gi¶m dÇn theo chiỊu s©u víi ® dc (2:1) nh- h×nh trªn. Ph¹m vi vng ¶nh h-ng lĩn ®n chiỊu s©u mµ t¹i ® ¸p lc g©y lĩn kh«ng v-ỵt qu¸ 10% ¸p lc ®t t nhiªn (theo quy ®Þnh trong tiªu chun thit k nỊn nhµ vµ c«ng tr×nh TCXD 45 - 78). §Ĩ thiªn vỊ an toµn, t¶i trng (q) t¸c dơng lªn ®¸y khi gia c xem nh- kh«ngthay ®ỉi sut chiỊu cao cđa khi. c-ng ® chÞu nÐn cđa mt s hçn hỵp gia c “§t - xi m¨ng” C-ng ® kh¸ng nÐn 1trơc, §Ỉc tr-ng ®t t nhiªn kg/cm2 §Þa Lo¹i ®t   LL LP IP C 7%XM 12% XM ®iĨm k 0 u 28 90 28 90 G/cm3 % % % kg/cm2 ngµy ngµy ngµy ngµy SÐt pha Hµ Ni 1,30 45 37 24 13 0,16 3,36 3,97 4,43 4,48 Nam C¸t pha - 41 - - - - - 2,24 - 3,21 Hµ SÐt pha x¸m Hµ Ni - 62 36 23 13 0,23 - - 7,39 9,42 ®en SÐt pha x¸m Hµ Ni - 35 35 27 8 0,21 - - 4,28 4,82 n©u SÐt pha Hµ Ni - 30 30 19 11 0,23 3,00 4,07 - - h÷u c¬ SÐt pha Hµ Ni 1,60 52 37 24 13 0,10 0,61 0,66 2,13 2,50 SÐt x¸m Hµ Ni - 51 - - - 0,10 - - 2,39 2,55 xanh §t sÐt Hµ Ni - 95 62 40 22 0,21 - - 0,51 0,82 h÷u c¬ SÐt pha Hµ Ni 1,43 37 30 19 11 0,32 - - 11,0 19,0 Bn sÐt γ Hµ Ni w 74 54 35 19 0,39 - - - 1,22 h÷u c¬ 1,51 Bn sÐt γ Hµ Ni w 119 54 36 18 0,19 - - 0,42 0,50 h÷u c¬ 1,54 32
  33. H¶i SÐt pha 1,35 36 27 18 9 - 6,18 6,50 9,13 9,53 D-¬ng H¶i C¸t pha 1,35 26 27 19 6 - 3,55 4,21 6,75 7,92 D-¬ng H¶i SÐt 1.16 50 46 28 18 0.28 1.63 1.85 3.01 3.95 Phßng 3.4 NÉN TRƯỚC BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH. 3.4.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. Nén trước bằng tải trọng tĩnh sử dụng trong trường hợp gặp nền đất yếu như than bùn, bùn, sét và sét pha dẻo nhão Mục đích của gia tải trước là : - Tăng cường sức chịu tải của đất nền. - Tăng nhanh thời gian cố kết, tức là làm cho lún ổn định nhanh hơn. Muốn đạt được mục đích trên, người ta dùng các biện pháp sau đây : - Chất tải trọng bằng cát, sỏi, gạch, đá bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự định xây dựng để cho nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng. - Dùng giếng cát (biện pháp ở phần trên) hoặc bản giấy thấm để thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền. 3.4.2 Điều kiện về địa chất công trình. Để đạt được mục đích nén chặt đất và nước trong lỗ rỗng thoát ra, điều kiện cơ bản là phải có chỗ cho nước thoát ra được. Những sơ dồ về địa chất sau đây được xem là phù hợp cho phương pháp này : a. Sơ đồ theo hình 4.5a : khi bị ép, nước sẽ bị ép xuống lớp cát bên dưới. b. Sơ đồ theo hình 4.5b : khi bị ép, nước sẽ bị ép theo hai hướng lên trên và xuống lớp cát bên dưới. c. Sơ đồ theo hình 4.5c : khi bị ép, nước sẽ thoát theo hướng lên lớp cát phía trên. Để đạt được hiệu quả tốt, chiều dày lớp đất yếu nên được hạn chế h đy 3m. 33
  34. q (KPa) a) Ñaát ñaép. ñaát troàng troït Ñaát yeáu Caùt q (KPa) q (KPa) b) c) Caùt Caùt Ñaát yeáu Ñaát yeáu Caùt Ñaát seùt Các điều kiện địa chất công trình để dùng phương pháp gia tải nén trước không dùng giếng thoát nước. 3.4.3 Tính toán gia tải trước. Lựa chọn áp lực nén trước như sau : + Dùng áp lực nén trước bằng đúng tải trọng công trình sẽ xây dựng. + Dùng áp lực nén trước lớn hơn tải trọng công trình (khoảng 20%) để tăng nhanh quá trình cố kết, không nên chọn quá lớn sẽ làm cho nền đất bị phá hoại. Độ lún dự tính của nền đất yếu dưới tác dụng của tải trọng nén trước được xác định theo công thức kinh nghiệm sau : S S t (4.19) t α t Trong đó : St : độ lún dự tính trong thời gian t nào đó; t : thời gian nén trước; : hệ số kinh nghiệm xác định theo công thức : α S .t t (4.20) S 1 1 t Trong đó : S : độ lún ổn định trong quá trình nén trước, xác định theo quan trắc thực tế. t t S 2 1 (4.21) t t 2 1 S S t t 2 1 ở đây, St1 và St2 là độ lún quan trắc ở thời điểm t1 và t2. 3.4.4 Biện pháp thi công. Có hai cách gia tải nén trước : 34
  35. - Chất tải trọng nén trước ngay trên mặt đất, tại vị trí sẽ xây móng, đợi một thời gian theo yêu cầu để độ lún ổn định, sau đó dỡ tải và đào hố thi công móng. - Có thể xây móng, sau đó chất tải lên móng cho lún đến ổn định, sau đó dỡ tải và xây các kết cấu bên trên. Lưu ý chất tải tăng dần theo từng cấp. Mỗi cấp khoảng 15 – 20% tổng tải trọng. Cần tiến hành theo dõi, quan trắc độ lún để xem độ lún có đạt yêu cầu không, nếu không đạt cần có biện pháp tích cực hơn để nước tiếp tục thoát ra. 3.5 GIẾNG CÁT. 3.5.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng. Giếng cát là một trong những biện pháp gia tải trước được sử dụng đối với các loại đất bùn, than bùn cũng như các loại đất dính bão hòa nước, có tính biến dạng lớn khi xây dựng các công trình có kích thước và tải trọng lớn thay đổi theo thời gian như nền đường, sân bay, bản đáy các công trình thủy lợi Giếng cát có hai tác dụng chính : - Giếng cát sẽ làm cho nước tự do trong lỗ rỗng thoát đi dưới tác dụng của gia tải vì vậy làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, làm cho công trình nhanh đạt đến giới hạn ổn định về lún, đồng thời làm cho đất nền có khả năng biến dạng đồng đều. - Nếu khoảng cách giữa các giếng được chọn thích hợp thì nó còn có tác dụng làm tăng độ chặt của nền và do đó sức chịu tải của đất nền tăng lên. Những điểm giống và khác nhau giữa giếng cát và cọc cát : - Kích thước (đường kính và chiều dài) tương tự như nhau, nhưng khoảng cách giữa các giếng cát thì lớn hơn cọc cát. - Nhiệm vụ của chúng khác nhau : + Cọc cát làm chặt đất là chính, làm tăng SCT đất nền, thoát nước lỗ rỗng là phụ. + Giếng cát để thoát nước lỗ rỗng là chính, tăng nhanh quá trình cố kết, làm cho độ lún của nền nhanh chóng ổn định. Làm tăng sức chịu tải của nền là phụ. 3.5.2 Tính toán và thiết kế giếng cát. Cấu tạo của giếng cát gồm có ba bộ phận chính (hình vẽ) là hệ thống các giếng cát, đệm cát và lớp gia tải. 3.5.2.1 Đệm cát. Có nhiệm vụ tạo điều kiện cho công trình lún đều, Chiều dày lớp đệm cát tính theo công thức kinh nghiệm : hđ = S + (0,3 – 0,5m) (4.12) Trong đó : hđ : chiều dày lớp đệm cát; S : độ lún tính toán của nền đất. 35
  36. Cát làm lớp đệm thường sử dụng cát hạt trung hoặc hạt to. q Ñeäm caùt d L Gieáng caùt Ñaát yeáu L Caáu taïo gieáng caùt treân maët baèng. Taàng khoâng thaám nöôùc Sơ đồ cấu tạo giếng cát. 3.5.2.2 Lớp gia tải. Xác định chiều cao của lớp gia tải : h = σ (4.13) γ Trong đó :  : áp lực do tải trọng ngoài. Và : R tc hay qat Rtc tính với đất yếu = 0 và đất đắp ngay trên mặt nên h = 0; vì vậy R tc = c. Nếu điều kiện trên không thỏa mãn thì phải đắp lớp gia tải nhiều lần hoặc dùng bệ phản áp. π(γh 2c.ctg ) Qat = γh (4.14) ctg - π 2 3.5.2.3 Giếng cát. Đường kính giếng cát tốt nhất dc = 35 - 45cm, chiều dài của giếng thường lấy bằng chiều sâu chịu nén cực hạn của đất nền dưới móng : + Móng đơn : lg 2 – 3b (b : chiều rộng móng). + Móng băng : lg 4b. + Móng bè : - Nếu nền đất yếu có gốc là đất loại sét, thì : lg 9m + 0,15b. - Nếu nền đất yếu có gốc là đất loại cát, thì : lg 6m + 0,10b. Khoảng cách giữa các giếng cát : Khoảng cách giữa các giếng cát phụ thuộc vào đường kính giếng cát cũng như tốc độ cố kết của nền đất. Theo kinh nghiệm, khoảng cách giữa các giếng trong khoảng 1,0 – 5,0m. 3.5.2.4 Tính biến dạng của nền. Độ lún của nền đất yếu khi chưa có giếng cát : e e 1ñ 2ñ S h (4.15) 1 e1ñ Trong đó : e 1đ; e2đ ; hệ số rỗng của đất ở xung quanh giếng cát trước và sau khi có tải trọng. 36
  37. h : chiều dày lớp đất yếu có giếng cát. Khi nền đất có nhiều lớp khác nhau thì dùng phương pháp tổng độ lún để xác định. Độ lún của nền đất yếu khi có giếng cát có thể xác định theo công thức kinh nghiệm của Evgênev : eo ep d2 S c h (4.16) gc 1 eo L2 Trong đó : eo : hệ số rỗng của nền đất ở trạng thái tự nhiên; ep : hệ số rỗng của nền đất khi có tải trọng ngoài; dc : đường kính giếng cát; L : khoảng cách giữa các trục giếng cát; h : chiều dày lớp đất có giếng cát. Độ lún theo thời gian : mv St hq Pn (z,r,t) (4.17) 1 e1 Mức độ cố kết : S P (z,r,t) U t 1- n 1- M .M (4.18) t S q z r Trong các công thức trên : mv : hệ số nén của đất; e1 : hệ số rỗng ban đầu của đất; q : tải trọng phân bố đều của công trình; Pn(z,r,t) : áp lực nước lỗ rỗng; h : chiều dày lớp đất có giếng cát. 3.5.3 Thi công giếng cát. Quá trình thi công giếng cát nói chung giống như cọc cát. Có thể hạ ống thép xuống bằng máy đóng hoặc máy rung. Giếng cát nói chung chưa được sử dụng phổ biến ở nước ta. 3.6 GIA CỐ NỀN BẰNG BẤC THẤM. 3.6.1 Phạm vi áp dụng. §©y lµ biƯn ph¸p míi ®-ỵc sư dơng n-íc ta vµ víi nh÷ng c«ng tr×nh ®· ®-ỵc tho¸t n-íc theo ph-¬ng th¼ng ®ng cđa bc thm chng t tc ® c kt cđa nỊn ®t yu lµ nhanh so víi c¸c ph-¬ng ph¸p kh¸c. BiƯn ph¸p nµy c thĨ sư dơng ®-ỵc rng r·i v× theo kinh nghiƯm n-íc ngoµi, ®©y lµ biƯn ph¸p h÷u hiƯu trong bµi to¸n gi¶i quyt tc ® c kt cđa nỊn ®t yu. C«ng nghƯ nµy thÝch dơng cho viƯc x©y dng nhµ c s tÇng c s tÇng 3 - 4 tÇng x©y dng trªn nỊn ®t míi lp mµ d-íi líp ®t lp lµ líp bn s©u. 37
  38. 3.6.2 Mô tả về công nghệ. NỊn ®t s×nh lÇy, ®t bn vµ ¸ sÐt b·o hoµ n-íc nu ch lp ®t hoỈc c¸t lªn trªn, thi gian ®Ĩ líp s×nh lÇy c kt rt l©u kÐo dµi thi gian ch ®ỵi x©y dng. C¾m xung ®t c¸c ng c bc tho¸t n-íc th¼ng ®ng xung ®t lµm thµnh l-íi « víi kho¶ng c¸ch m¾t l-íi « lµ 500 mm. VÞ trÝ ng c bc n»m m¾t l-íi. ng tho¸t n-íc c bc th-ng c¾m s©u kho¶ng 18 - 22 mÐt. Ống tho¸t n-íc c bc c ®-ng kÝnh 50 - 60 mm. V ng b»ng nha c rt nhiỊu lç ch©m kim ®Ĩ n-íc t do qua l¹i. Trong ng ®Ĩ bc b»ng sỵi p«lime dc theo ng ®Ĩ n-íc dn theo bc lªn, xung, trong ng. Ph-¬ng ph¸p nµy ®-ỵc gi lµ ph-¬ng ph¸p tho¸t n-íc th¼ng ®ng (vertical drain). ViƯc c¾m ng xung ®t nh lo¹i m¸y c¾m bc thm. Khi nỊn ®t ®-ỵc ®ỉ c¸c líp c¸t bªn trªn ®Ĩ n©ng ® cao ®ng thi dng lµm líp gia t¶i giĩp cho s ch¾t bít n-íc líp d-íi s©u ®Ĩ líp ®t nµy c kt ®đ kh¶ n¨ng chÞu t¶i, n-íc trong ®t bÞ ¸p lc cđa t¶i lµm n-íc t¸ch ra vµ lªn cao theo bc, ®t c kt nhanh. Khi gi¶m t¶i, n-íc cha trong ng c bc mµ kh«ng hoỈc Ýt tr l¹i lµm nh·o ®t. Kt hỵp sư dơng v¶i ®Þa k thut tip tơc ch¾t n-íc trong ®t vµ ®ỉ c¸t bªn trªn s c¶i thiƯn tÝnh cht ®t nỊn nhanh chng. Cắm bấc thấm vào nền sét yếu 3.7 GIA CỐ NỀN BẰNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT. 3.7.1 Gia cố nền đường. Đối với nền đất đắp, việc đặt vo 1 hoặc nhiều lớp vải địa kỹ thuật sẽ làm tăng cường độ chịu ko v cải thiện độ ổn định của nền đường chống lại sự trượt 38
  39. trịn. Mặt khc, vải địa kỹ thuật cịn cĩ tc dụng làm cho độ ln của nền đất đắp được đồng đều hơn. Phạm vi p dụng : xử lý cục bộ sự mất ổn định của nền đất đắp, sử dụng nhiều trong cc cơng trình giao thơng hoặc nền gia cố bằng đệm ct, giếng cát, gia cường cho tường chắn, Một số lưu ý khi gia cố nền đường : Nn sử dụng cc vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới kỹ thuật) có cường độ cao, biến dạng nhỏ, lu lo hĩa lm lớp thảm tăng cường cho nền đất đắp. Hướng dọc hoặc hướng có cường độ cao của lớp thảm phải thẳng gĩc với tim đường. Việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật khơng bị hạn chế bới điều kiện địa chất, nhưng khi nền đất cng yếu thì tc dụng cng r. Số lớp thảm tăng cường phải dựa vo tính toán để xác định, cĩ thể bố trí 1 hoặc nhiều lớp, cch nhau khoảng 15 – 30cm. Phải bố trí đủ chiều dài đoạn neo giữ, trong chiều dài đoạn neo, tỷ số của lực ma st với mặt trn v mặt dưới của lớp thảm P f v lực ko thiết kế của lớp thảm Pj phải thỏa mn điều kiện : P f 1,5 P jj Gĩc ma st giữa lớp thảm v vật liệu đắp  f nn dựa vo kết quả thí nghiệm để xác định, nếu không làm được thí nghiệm, cĩ thể xác định theo cơng thức sau : tgφ 2 tgφ f 3 q Trong đó q l gĩc ma st trong xác định bằng thí nghiệm cắt nhanh của vật liệu đắp tiếp xc với lớp thảm. 3.7.2 Gia cố tường chắn đất. Hiện nay người ta chọn phương pháp gia cố phần đất đắp sau lưng tường bằng vải địa kỹ thuật hay các lưới kim loại để tạo ra các tường chắn đất mềm dẻo nhằm thay thế cc loại tường chắn thông thường bằng tường cứng. Cc lớp vải địa kỹ thuật ny sẽ chịu p lực ngang từ khối đất sau lưng tường. 39
  40. Cấu tạo tường chắn như sau : Ghi ch : Pa1 = KẫH; Pa2 = Kaq; Sv : khoảng cch giữa cc lớp vải (chiều dy lớp đất); Le : chiều dài đoạn neo giữ cần thiết, Le ≥ 1m. Lr : chiều di lớp vải nằm trước mặt trượt; Lo : chiều dài đoạn vải ghp chồng. Tồng chiều di : ∑L = Le + Lr + Lo + Sv Chiều di thiết kế : L = Le + Lr Tính tốn khoảng cch v chiều di lớp vải : P S T Xt p lực ngang tc dụng ln 1m di tường : a v FS S T - Tính tốn được khoảng cch giữa cc lớp vải : v P FS a Trong đĩ : FS - hệ số an tồn lấy bằng 1,3 – 1,5; T : cường độ chịu ko của vải (T/m; KN/m), được cung cấp từ nh sản xuất ty theo mỗi loại vải. - Tính tốn chiều di neo giữ cần thiết : S P FS L v a e 2(C Ztg ) ≥ 1m. a 40
  41. - Tính tốn chiều di lớp vải nằm trước mặt trượt : 0 Lr = (H-Z)tg(45 -ư/2) - Tính tốn chiều di đoạn vải ghp chồng : S P FS L v a o 4(C Ztg ) ≥ 1m. a Ngồi ra cần kiểm tra về điều kiện chống trượt v chống lật đổ của tường chắn như cc loại tường chắn thơng thường. Chương 4 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MỘT SỐ LOẠI MÓNG CỌC 4.1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI. 4.1.1 Đặc điểm phạm vi áp dụng. - Móng cọc khoan nhồi là loại móng đổ tại chỗ, thi công bằng phương pháp thủ công hoặc cơ giới tuỳ theo điều kiện về trang thiết bị. - Móng cọc khoan nhồi có thể áp dụng rộng rãi trong các ngành cầu đường, thuỷ lợi, xây dựng dân dụng và công nghiệp. Đặc biệt là các công trình có tải trọng lớn như cầu, nhà cao tầng, nhà xây chen ở các đô thị vv - Ở nước ta cọc khoan nhồi được sử dụng từ những năm 80, từ hình thức tạo lỗ bằng thủ công cho đến nay đã có những thiết bị hiện đại để tạo lỗ và đổ bê tông bằng các quy trình khác nhau. - Những ưu điểm chính của cọc khoan nhồi : + Có sức chịu tải lớn, với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể tới hàng nghìn tấn. + Thi công không gây ra chấn động đối với các công trình và môi trường ở xung quanh khắc phục được nhược điểm này của cọc đóng. + Có thể mở rộng đường kính và tăng chiều dài cọc đến độ sâu tuỳ ý (đường kính phổ biến hiện nay từ 60 - 250cm. Chiều sâu đến 100m). Khi điều kiện địa chất và thiết bị thi công cho phép, có thể mở rộng muĩ cọc hoặc mở rộng thân cọc để làm tăng sức chịu tải của cọc. + Lượng thép bố trí trong cọc thường ít hơn so với các loại cọc lắp ghép (với cọc đài thấp ). 41
  42. - Những khuyết điểm của cọc khoan nhồi : + Việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi rất phức tạp, gây ra tốn kém trong thi công. + Ma sát thành cọc với đất giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do quá trình khoan tạo lỗ. + Việc sử lý các khuyết tật của cọc khoan nhồi rất phức tạp (trong một số trường hợp phải bỏ đi để làm cọc mới). + Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao để tránh các hiện tượng phân tầng khi thi công bê tông dưới nước có áp, cọc đi qua các lớp đất yếu có chiều dầy lớn. + Giá thành cao hơn so với các phương án cọc đóng và cọc ép khi xây dựng các công trình thấp tầng (theo thống kê : khi công trình dưới 12 tầng giá thành phương án cọc khoan nhồi có thể cao hơn 2 - 2,5 lần so với phương án khác – nhưng khi xây dựng nhà cao tầng hay các cầu lớn, thì phương án cọc khoan nhồi lại hợp lý hơn). 4.1.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi. - Xác định tải trọng xuống móng. - Chọn độ sâu chôn móng (cọc đài thấp). - Lựa chọn cọc : Đường kính, chiều dài cọc. - Tính toán sức chịu tải của cọc. - Xác định số lượng cọc, bố trí cọc. - Kiểm tra áp lực trên đất nền về điều kiện biến dạng (tính lún). - Tính toán đài cọc. - Kiểm tra khả năng chịu tải ngang. 4.1.2.1 Xác định tải trọng tác dụng xuống móng. Căn cứ vào kết quả tính toán phần kết cấu bên trên, xác định tải trọng tác dụng xuống móng. Cần phải lưu ý điểm đặt của các thành phần tải trọng này để xác định tổng moment khi kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng (đây chính là vị trí khi xác định chiều dài tính toán của tầng dưới cùng khi giải khung). 4.1.2.2 Lựa chọn chiều sâu chôn móng. Để lựa chọn độ sâu đặt đáy đài làm kết hợp các yếu tố : Quy mô công trình, độ lớn của tải trọng; đặc điểm về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn; đặc điểm của các công trình hạ tầng và nền móng các công trình lân cận. Để thoả mãn điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp, cần kiểm tra điều kiện : h hmin x 0,7. h tg(450 ) 2H Trong đó : min 2 γB m 42
  43. : Góc ma sát trong của lớp đất đặt đáy đài. H : Tổng lực ngang tác dụng nên móng.  : Dung trọng trung bình của đất từ đáy đài trở lên. Bm : Chiều rộng của đài cọc (giả thiết sau đó kiểm tra lại). 4.1.2.3 Chọn đường kính cọc, chiều dài cọc. Cần xem xét kỹ mặt cắt địa chất, địa tầng, vị trí xây dựng công trình tương ứng với mặt cắt địa chất để chọn vị trí đặt mũi cọc; từ độ sâu đặt đáy đài đã chọn, ta có được chiều dài cọc. Lựa chọn đường kính cọc cần tương ứng với chiều dài cọc. 4.1.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi. a. Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc : Pv = (m1.m2.Rb.F + Ra.Fa) Trong đó : : Hệ số uốn dọc của cọc. Khi cọc đài thấp xuyên qua các lớp than bùn, đất sét yếu, bùn, cọc đài cao -> được tra bảng, phụ thuộc ltt/b và ltt/ d Khi cọc đài thấp, xuyên qua các lớp khác với các lớp trên thì = 1. Bảng tra hệ số uốn dọc ltt /b 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Ltt/ d 12,1 13,9 15,6 17,3 19,1 20,8 22 24,3 26 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77 0,73 0,66 0,64 0,59 Rb : Cường độ tính toán của bêtông khi nén mẫu hình trụ. Fb : Diện tích tiết diện ngang của bêtông. Ra : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép. Fa : Diện tích thiết diện ngang của cốt dọc m1 : Hệ số điều kiện làm việc, khi cọc nhồi qua ống chuyển dịch thẳng đứng m1 = 0,85. m2 : Hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc : Thi công trong đất sét, không cần chống vách, mực nước ngầm thấp hơn mũi khoan : m2 = 1,0. Thi công trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách – mực nước ngầm không xuất hiện trong hố khoan - m2 = 0,9. Thi công trong đất cần chống vách và đổ bê tông dưới huyền phù sét - m2 = 0,7. * Lưu ý : Có thể sử dụng công thức sau : Pv = Rn.Fb +Ran.Fa Trong đó : Rn : Cường độ chịu nén tính toán của bêtông được xác định như sau : 43
  44. Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc huyền phù sét thì : R n = R/4,5 nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2. Đối với cọc đổ bê tông trong hố khoan khô thì : Rn = R/4,0 nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2. R : Mác thiết kế của bê tông cọc. Ran : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép : Khi thép  28mm thì R an = Rc/1,5 nhưng không lớn hơn 2.200 kg/cm2. Khi thép  > 28mm thì R an = Rc/1,5 nhưng không lớn hơn 2.000 kg/cm2. Rc : Giới hạn chảy của cốt thép. b. SCT theo chỉ tiêu cơ lý (TN trong phòng) : Theo Phụ lục A (TCXD 205 : 1998) sức chịu tải tính toán của cọc được xác định theo công thức : Q Q tc a k tc Trong đó : ktc : Hệ số tin cậy phụ thuộc vào kết quả thí nghiệm cọc hiện trường, đài thấp hoặc cao, cọc chịu nén hoặc nhổ Nhưng thường k tc 1,25 (quy định cụ thể theo tiêu chuẩn). Qtc = m(mR.RF+u mfi.fsi.li) Trong đó : m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy =1 mR ,mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt phẳng mũi cọc và thân cọc, mf tra bảng : mR = 1, khi cọc không mở rộng đáy. mR = 0,9, khi cọc mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước. mR = 1,3 Khi cọc mở rộng đáy bằng nổ mìn. R : Sức kháng tính toán của đất dưới mũi cọc – tra bảng. Bảng tra hệ số mf m khi hạ trong đất Loại cọc và phương pháp thi công cọc f Cát Cát pha sét pha sét - Cọc nhồi khi đóng ống rỗng có mũi 0,8 0,8 0,8 0,7 - Cọc nhồi rung ép 0,9 0,9 0,9 0,9 - Cọc nhồi trong đó kể cả mở rộng đáy đổ bê tông : a. Khi không có nước trong hố khoan 0,7 0,7 0,7 0,6 b. Dưới nước hoặc dung dịch sét 0,6 0,6 0,6 0,6 u : Chi vi ngoài của diện tích ngang cọc. 44
  45. fsi : Cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc (tra bảng). li : Chiều dày lớp đất thứ i cọc đi qua. * Sức chịu tải của cọc nhồi chịu nhổ theo đất nền : Pnh = m.n  mfi.fi.li Trong đó : m : hệ số điều kiện làm việc : - Khi cọc cắm vào đất < 4m – m = 0,6; - Khi cọc cắm vào đất 4m – m = 0,8. Các hệ số khác như trên. c. Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh : Theo TCXD 205 : 1998 (Phụ lục C) : P P P muõi xq x 2 - 3 3 Trong đó : Pmũi = qp.F; Pxq = U  qsi.hi Ở đây : qp : sức cản phá hoại của đất ở thân cọc : qp = k.qc qc : sức kháng trung bình của mũi xuyên trong phạm vi 3d ở phía trên và 3d ở phía dưới mũi cọc. k : hệ số phụ thuộc vào loại đất và phương pháp thi công cọc. qsi : ma sát thành của thiết bị xuyên khi đi qua lớp đất thứ i : q q ci si α i i : Hệ số tra bảng phụ thuộc vào loại đất Bảng tra hệ số k và  với cọc khoan nhồi qc Hệ số  Loại đất (KPa) K Cọc khoan Cọc khoan thanh bê tông ống tròn Đất loại sét chảy, bùn 0 – 2000 0,40 30 30 Đất loại sét cứng, vừa 2.000 – 5.000 0,35 40 80 Đất loại sét cứng và rất cứng 75.000 0,45 60 120 Bụi hoặc cát chảy 0 – 2.500 0,40 120 150 Cát chặt trung bình 2.500 – 10.000 0,40 180 250 Cát chặt đến rất chặt 710.000 0,30 150 200 Đá phấn mềm 75.000 0,20 100 120 Đá phấn phong hóa mảnh vụn 75.000 0,20 60 80 d. Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn. - Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn được tính theo công thức : P = mNF + nN .Fs Trong đó : 45
  46. m = 120 với cọc khoan nhồi; m = 400 với cọc đóng. n = 1 với cọc khoan nhồi; n = 2 với cọc đóng. N : số SPT của đất ở chân cọc. N : số SPT trung bình của đất trong phạm vi chiều dài cọc. F : diện tích tiết diện ngang chân cọc. FS : diện tích mặt xung quanh cọc. - Sức chịu tải tính toán của cọc : P' P k tc ktc : hệ số an toàn; k = 2,5 – 3,0 Từ các giá trị : - PV : sức chịu tải theo vật liệu; - P : sức chịu tải theo thí nghiệm trong phòng; - Px : sức chịu tải theo xuyên tĩnh; ’ - P : sức chịu tải theo xuyên tiêu chuẩn. Chọn ra giá trị Pmin để thiết kế Cần lưu ý rằng : Theo kinh nghiệm, khi chọn chiều dài cọc, mác bê tông và loại cốt thép sao cho sức chịu tải tính toán theo vật liệu đúng với sức chịu tải theo các kết quả thí nghiệm là tốt nhất. 4.1.2.5 Xác định số lượng cọc, bố trí cọc. a. Khoảng cách các cọc trên mặt bằng : Khoảng cách giữa các cọc phụ thuộc vào phương pháp thi công và khả năng chịu tải của nhóm cọc : - Đối với cọc ma sát : L 3d; - Đối với cọc chống : L 2d; - Đối với cọc mở rộng đáy : L 1,5D khi D 2m). (D là đường kính cọc mở rộng). b. Xác định số lượng cọc : - Áp lực tính toán đầu cọc tác dụng trên trên đáy đài khi khoảng cách các cọc là 3d : P ptt tk 3d 2 Ptk : sức chịu tải thiết kế của cọc. - Diện tích sơ bộ đáy đài : N tt F 0 ñ tt p nγ h tb tt N 0 : tải trọng tính toán do tải trọng ngoài; n : hệ số vượt tải = 1,1; h : độ sâu đặt đáy đài; 3 tb : trọng lượng trung bình đài và đất trên đài = 2T/m . - Xác định trọng lượng đài và đất trên đài : 46
  47. Nđ = Fđ x tb x n - Số lượng cọc sơ bộ : tt tt N N n β 0 ñ P tk  : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment = 1,2 – 1,5 - Bố trí cọc trên mặt bằng. - Xác định trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài theo kích thước thực tế đã bố trí cọc. - Kiểm tra điều kiện áp lực trên đầu cọc : tt tt M .x P tt N max max,min n 2  x i tt tt tt Trong đó :N No Nñ tt tt tt M Mo Qo h Điều kiện : tt Pmax Ptk : cọc đủ sức chịu tải; tt Pmin 0 : cọc không bị nhổ. 4.1.2.6 Kiểm tra điều kiện áp lực tại mặt phẳng mũi cọc. Điều kiện : tt  max 1,2R M tt  tb R M tt Trong đó : P tc N 1 6e max,min L B L M M M LM, BM : kích thước của đáy móng khối quy ước tại mặt phẳng mũi cọc. tc e M N tc RM : cường độ tiêu chuẩn của đất nền tại đáy móng khối quy ước. 4.1.2.7 Tính toán kiểm tra độ lún của móng cọc. - Tính toán độ lún theo phương pháp tổng độ lún các lớp phân tố của vùng chịu lún tính từ mũi cọc trở xuống. - Điều kiện : S < [S] 4.1.2.8 Tính toán và cấu tạo đài cọc. - Chọn chiều cao đài cọc và vẽ tháp chọc thủng. - Xác định moment và cốt thép cho đài cọc theo hai phương tại các mặt cắt (vị trí ngàm) ở mép cột. 47
  48. 4.1.2.9 Kiểm tra khả năng chịu tải ngang. Nội dung của việc kiểm tra nhằm mục đích tính toán về điều kiện chịu uốn của cọc. Khi có thành phần lực ngang tác dụng lên đầu cọc. Từ đó tính toán và bố trí cốt thép cho cọc. Việc tính toán bao gồm các bước : - Xác định chuyển vị ngang của đầu cọc - Từ các giá trị chuyển vị, tính toán và vẽ bản đồ moment, lực cắt của cọc theo độ sâu Z. - Tính toán cốt thép dọc theo điều kiện chịu với cốt đai theo lực cắt lớn nhất tại đầu cọc. Tuy nhiên, để đơn giản chiều dài cốt thép trong thân cọc có thể tính toán và xác định gần đúng bằng trị số 4/ , trong đó được xác định theo biểu thức mb sau đây : α tt EJ Trong đó có hệ số m và btt tra theo bảng dưới đây. Trường hợp chiều dài cọc nhỏ hơn giá trị 4/ thì bố trí thép dọc suốt chiều dài cọc Hệ số m (KPa/m2) Tên và trạng thái đất Chu vi ngang của cọc đơn trên mặt đất 1 0,9 (đ + 1) b+1 1 0,9 (1,5đ + 0,5) 1,5b + 0,5 4.1.2.10 Yêu cầu cấu tạo trong thiết kế cọc khoan nhồi. a. Bêtông : Bê tông đổ cọc khoan nhồi là bê tông thường, nhưng phải có độ sụt lớn để đảm bảo tính liên tục của cọc và tránh bị phân tầng (thường chọn độ sụt từ 12 – 16cm). Mác bê tông thường lớn hơn 200. b. Cốt thép : 48
  49. - Cốt thép dọc của cọc được xác định theo tính toán (cọc đài cao), nhưng phải thỏa mãn điều kiện cấu tạo : + Khi chịu kéo : Thép bố trí suốt trên chiều dài cọc, cốt dọc nối phải dùng phương pháp hàn. Khi lực nhổ nhỏ thép dọc phải bố trí đến độ sâu cần thiết để lực kéo được triệt tiêu hoàn toàn do lực ma sát. + Khi chịu nén dọc trục, hàm lượng thép tối thiểu  0,2 – 0,4%, đường kính thép 10mm và bố trí đều trên chu vi cọc. Đối với cọc chịu tải trọng ngang, hàm lượng thép  0,4 – 0,65%. - Cốt đai 6 10 và khoảng cách a = 20 – 30cm, có thể dùng đai xoắn ốc hoặc đai vòng đơn, hàn với thép dọc. Khi chiều dài lồng thép > 4m để tăng cường độ cứng bố trí thêm thép đai 12 cách khoảng 2m, các cốt đai này được gắn các cục kê, tạo lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép. Trong quá trình thi công, có thể bố trí cốt thép tăng cường để cẩu lắp và tăng độ cứng của lồng cốt thép. - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ thường lớn hơn 5cm. - Bố trí các ống để kiểm tra bằng siêu âm cọc. 4.1.3 Thi công móng cọc khoan nhồi. 4.1.3.1 Khoan tạo lỗ. Thiết bị khoan : có thể sử dụng các thiết bị sau : - Tn dơng c¸c bƯ m¸y vµ c¬ cu quay cđa cđa c¸c m¸y khoan ®Þa cht c«ng tr×nh vµ ®Þa cht thủ v¨n mµ n-íc ta ®· nhp t tr-íc n¨m 1990. Khi sư dơng nh÷ng m¸y nµy cÇn c nh÷ng b phn chuyªn dng cho c«ng t¸c khoan cđa cc khoan nhi nh- mịi khoan vµ gÇu khoan c ®-ng kÝnh lín. - Sư dung c¸c thit bÞ, m¸y chuyªn dng : Lo¹i nµy ®-ỵc thit k chuyªn dng cho c«ng nghƯ khoan cc nhi. Kh«ng ph¶i ch t¹o thªm c¸c phơ tng phơc vơ mµ sư dơng ngay, trc tip. §Çu khoan, th­ng sư dơng 3 lo¹i sau : - Mịi khoan g¾n kim lo¹i r¾n hoỈc b¸nh xe quay : Nh÷ng lo¹i nµy th-ng dng khi khoan qua líp ®¸ cng hoỈc qu¸ tr×nh khoan gỈp ph¶i líp nhiỊu cui si trÇm tÝch lưng l¬ (trÇm tÝch ®¸y ao h) thµnh d¹ng thu kÝnh ch-a ®n ® s©u ®Ỉt mng theo thit k. Lo¹i mịi khoan nµy dng kh¸ phỉ bin trong kh©u khoan b¾n m×n ph¸ ®¸ trong c¸c m khai th¸c ®¸. - Mịi khoan c¸nh xo¾n : Th-ng dng lo¹i mịi khoan nµy ®Ĩ khoan ®t sÐt, khoan ®t líp trªn c nhiỊu rƠ c©y nh, g¹ch vì, m¶nh sµnh, c r¸c. Khi gỈp líp c¸t ln cui kh¸ chỈt, mng, c thĨ dng lo¹i mịi khoan nµy ®Ĩ ®µo xuyªn hoỈc xíi t¬i cho gµu vÐt tip. 49
  50. §µo h khoan b»ng mịi khoan th-ng - Gµu khoan thng : Gµu kiĨu thng c n¾p kiªm l-ìi c¾t ®t ®¸y. N¾p g¾n víi th©n thng b»ng b¶n lỊ. n¾p ®¸y c hai hoỈc ba r·nh c¾t ®t (miƯng c¾t) b trÝ h-íng t©m n¾p. C g¾n r¨ng ®µo cưa c¾t ®t nµy. Lo¹i gµu nµy thÝch hỵp víi ®t thÞt, ®t sÐt d¹ng bn, c¸t h¹t nh, h¹t trung hoỈc c¸t c hµm l-ỵng si kh«ng qu¸ nhiỊu trong m«i tr-ng sịng n-íc. ng chng v¸ch : - ng v¸ch c ®-ng kÝnh lín h¬n ®-ng kÝnh cc lµ 100 mm. ChiỊu dµi cđa ng v¸ch t 3 mÐt ®n c¶ chiỊu s©u cc nu cÇn. Th-ng lµm ng v¸ch dµi 4-8 mÐt . ChiỊu dµy tm thÐp ®Ĩ cun thµnh ng v¸ch t 10-20 mm. NhiƯm vơ cđa ng v¸ch lµ chng gi÷ cho v¸ch khoan líp trªn ngay t mỈt ®t xung kh«ng bÞ xp, sơt vµ gi÷ cho ®t chung quanh líp trªn cđa h khoan kh«ng chui vµo h khoan lµm ¶nh h-ng xu ®n c«ng tr×nh hiƯn c chung quanh n¬i ®ang thi c«ng. - Th-ng ng v¸ch nµy rĩt lªn ngay sau khi ®ỉ bª t«ng va xong ®Ĩ sư dơng cho nhiỊu h. Rĩt lªn ngay sau khi ®ỉ bª t«ng lµm cho bª t«ng vng c v¸ch t¹o nªn ¸p lc nÐn trc tip vµo thµnh ®t vµ t¹o ra mỈt kh«ng ph¼ng, lµm t¨ng ma s¸t bªn cđa cc lªn, t¨ng ® an toµn cho cc. Khi cc n»m qu¸ s¸t c«ng tr×nh liỊn kỊ th× nªn gi÷ v¸ch l¹i mµ kh«ng rĩt lªn víi mơc ®Ých kh«ng lµm rung ®ng c«ng tr×nh liỊn kỊ. - C thĨ lµm v¸ch b»ng v bª t«ng ct thÐp rỉi ®Ĩ l¹i lu«n cng víi cc. Sư dơng v¸ch b»ng bª t«ng ct thÐp rt yªn t©m trong kh©u chng sp v¸ch. ViƯc sư dơng dung dÞch bn khoan bentonite : - Bentonite lµ lo¹i ®t sÐt c kÝch th-íc h¹t nh h¬n so víi h¹t ®t sÐt kaolinite. Nªn dng ®t sÐt bentonite ®Ĩ ch t¹o bn khoan. Khi him ®t sÐt bentonite c thĨ dng mt phÇn ®t sÐt ®Þa ph-¬ng (kaolinite) nh-ng ®t nµy ph¶i c 50
  51. ch s dỴo kh«ng nh h¬n 0,2 vµ cha h¹t c kÝch th-íc lín h¬n 0,05 kh«ng qu¸ 10% vµ c¸c h¹t nh h¬n 0,005 kh«ng Ýt h¬n 30%. - Dung dÞch sÐt c thµnh phÇn vµ tÝnh cht ®¶m b¶o s ỉn ®Þnh cđa h ®µo trong thi gian x©y dng vµ lp ®Çy h. - Dung dÞch sÐt bentonite c hai t¸c dơng chÝnh : + Lµm cho thµnh h ®µo kh«ng bÞ sp nh dung dÞch chui vµo c¸c khe c¸t, khe nt quyƯn víi c¸t dƠ sơp l ®Ĩ gi÷ cho c¸t vµ c¸c vt thĨ vơn kh«ng bÞ r¬i vµ t¹o thµnh mt mµng ®µn hi bc quanh thµnh v¸ch h gi÷ cho n-íc kh«ng thm thu vµo v¸ch. + T¹o m«i tr-ng nỈng n©ng nh÷ng ®t ®¸, vơn khoan, c¸t vơn nỉi lªn mỈt trªn ®Ĩ trµo hoỈc hĩt khi lç khoan. Thỉi rưa h khoan khi ®· ®¹t chiỊu s©u : - Khi khoan ®¹t ® s©u, ng-ng cho c¸t l¾ng ®ng trong thi gian 30 phĩt, ly gµu vÐt cho ht líp c¸t l¾ng ®ng ri b¾t ®Çu thỉi rưa cho s¹ch nh÷ng mn khoan vµ c¸t ln trong dung dÞch. - Nu dung trng cđa bn v-ỵt qu¸ nh÷ng ch s ®Ỉc tr-ng ®· nªu, khi ®ỉ bª t«ng, bª t«ng kh«ng ®n ht ®-ỵc bn khi lç khoan ®Ĩ chim chç cđa n, g©y ra nh÷ng tĩi bn trong bª t«ng. Nu kh«ng vÐt s¹ch c¸t l¾ng ®ng d-íi ®¸y h khoan s t¹o ra mt líp bn ®Ưm gi÷a cc vµ nỊn ®¸y cc, khi chÞu t¶I cc s bÞ lĩn qu¸ mc cho phÐp. 4.1.3.2 Đặt lồng cốt thép. Ct thÐp trong cc khoan nhi s©u Ýt ý ngha chÞu t¶i mµ ch c tÝnh cht cu t¹o. Tu ng-i thit k qui ®Þnh nh-ng th-ng thÐp Ýt khi ®Ỉt ®n ®¸y cc. Thanh thÐp hiƯn nay b¸n trªn thÞ tr-ng dµi 11,7 mÐt nªn cc khoan nhi hay chn chiỊu s©u c bi s cđa 11,7 mÐt. Mng cc nhi cđa c¸c trơ cÇu hay lµm c chiỊu s©u tíi ®¸y. Ct thÐp khuych ®¹i thµnh c¸c lng tng ®o¹n 11,7 mÐt. Sau khi ®-ỵc phÐp th¶ thÐp s mc vµo cÇn trơc th¶ xung h. Th¶ xong mt khoanh, nu ni th× ng¸ng gç qua ®Çu trªn cđa lng ®Ĩ ni víi ®o¹n trªn. Khi ni ch¾c s th¸o rĩt thanh gç ®Ĩ h¹ tip cho ®n khi ®đ ® s©u. Trªn cng, c 3 thanh thÐp t¹o mc vµo miƯng ng v¸ch ®Ĩ gi÷ lng thÐp. 4.1.3.3 Đổ bê tông. Bª t«ng ®-ỵc ®ỉ khi ®· kiĨm tra ® s¹ch cđa h khoan vµ viƯc ®Ỉt ct thÐp. Th-ng l¾p l¹i ng trÐmie dng khi thỉi rưa lĩc tr-íc ®Ĩ dng lµm ng dn bª t«ng. C¸c yªu cÇu ®ỉ bª t«ng : - ng dn bª t«ng ®-ỵc nĩt b»ng bao t¶i hoỈc tĩi nylon cha v÷a xim¨ng c¸t 1:2 hay bt xp d¹ng h¹t ®Ĩ tr¸nh nh÷ng tĩi khÝ trong lĩc ®ỉ bª t«ng ban ®Çu. Nĩt nµy s bÞ bª t«ng ®y ra khi ®ỉ. - MiƯng d-íi cđa ng dn bª t«ng lu«n ngp trong bª t«ng ti thiĨu lµ 1 mÐt nh÷ng kh«ng nªn s©u qu¸ 3 mÐt. - Khi ®ỉ bª t«ng, bª t«ng ®-ỵc ®-a xung s©u trong lßng khi bª t«ng, qua miƯng ng s trµn ra chung quanh, n©ng phÇn bª t«ng ®· xung lĩc ®Çulªn cao 51
  52. dÇn, bª t«ng ®-ỵc n©ng t ®¸y lªn trªn. Nh- th, ch c mt líp bª t«ng trªn mỈt cđa bª t«ng tip xĩc víi n-íc bentonite cßn bªt«ng trong lßng cht l-ỵng vn rt tt. - Bª t«ng ph¶i ®ỉ liªn tơc cho ®n ®đ ® cao. Khi rt mỴ cui cng, lĩc n©ng rĩt v¸ch ®-ỵc 1,5 mÐt nªn ®ỉ thªm bª t«ng ®Ĩ b vµo chç bª t«ng ch¶y lan vµo nh÷ng hc quanh h ®-ỵc t¹o nªn, nu c khi khoan s©u. Tr×nh t thi c«ng mng cc khoan nhi 4.1.4 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi. KiĨm tra cht l­ỵng cc khoan nhi Trong qu¸ tr×nh thi Khi ®· lµm xong cc c«ng C¸c qu¸ tr×nh: KiĨm tra cht l­ỵng nỊn: * C¸c ph­¬ng ph¸p tnh * Chun bÞ * Thư cc kiĨu ph©n tÝch ®ng * Khoan t¹o lç lc (PDA) 52 * Hoµn thµnh khoan KiĨm tra cht l­ỵng cc: * Ct thÐp * Khoan ly mu * §ỉ bª t«ng * ThÝ nghiƯm cc toµn vĐn * Ph¸ ®Çu cc (PIT) hoỈc ©m di (PET) * §µi cc * ThÝ nghiƯm siªu ©m, v« tuyn, phng x¹, hiƯu ng ®iƯn - thủ lc, ®o sng ng sut.
  53. Cht l-ỵng cc khoan nhi lµ kh©u ht sc quan trng v× chi phÝ cho viƯc ch t¹o mt cc rt lín cịng nh- cc ph¶i chÞu t¶i lín. Ch cÇn s¬ xut nh trong bt k mt kh©u nµo cđa qu¸ tr×nh kh¶o s¸t ®Þa cht, kh©u thit k nỊn mng hay kh©u thi c«ng cịng ®đ lµm ¶nh h-ng ®n cht l-ỵng c«ng tr×nh. ViƯc kiĨm tra cht l-ỵng c«ng tr×nh cc khoan nhi ®-ỵc kh¸i qu¸t trong s¬ ®: 4.1.4.1 Kiểm tra trước khi thi công. CÇn lp ph-¬ng ¸n thi c«ng t m, trong ® n ®Þnh ch tiªu k thut ph¶i ®¹t vµ c¸c b-íc cÇn kiĨm tra cịng nh- s chun bÞ c«ng cơ kiĨm tra. Nh÷ng c«ng cơ kiĨm tra ®· ®-ỵc c¬ quan kiĨm ®Þnh ®· kiĨm vµ ®ang cßn thi h¹n sư dơng. Nht thit ph¶i ®Ĩ th-ng trc nh÷ng dơng cơ kiĨm tra cht l-ỵng nµy kỊ víi n¬i thi c«ng vµ lu«n lu«n trong t×nh tr¹ng s·n sµng phơc vơ. Ph-¬ng ¸n thi c«ng nµy ph¶i ®-ỵc t- vn gi¸m s¸t cht l-ỵng tho¶ thun vµ ®¹i diƯn Kin trĩc s-/K s- lµ chđ nhiƯm d ¸n ®ng ý. CÇn c tµi liƯu ®Þa cht c«ng tr×nh do bªn khoan th¨m dß ®· cung cp cho thit k ®Ĩ ngay t¹i n¬i thi c«ng s dng ®i chiu víi thc t khoan. KiĨm tra t×nh tr¹ng vn hµnh cđa m¸y thi c«ng, d©y c¸p, d©y cu, b phn truyỊn lc, thit bÞ h·m, c¸c phơ tng m¸y khoan nh- b¾p chut, gµu, r¨ng gµu, c¸c m¸y phơ trỵ phơc vơ kh©u bn khoan, kh©u lc c¸t nh- m¸y b¬m khuy bn, m¸y t¸ch c¸t, sµng c¸t. KiĨm tra l-íi ®Þnh vÞ c«ng tr×nh vµ tng cc. KiĨm tra c¸c mc khng ch n»m trong vµ ngoµi c«ng tr×nh, kĨ c¶ c¸c mc khng ch n»m ngoµi c«ng tr-ng. Nh÷ng m¸y ®o ®¹c ph¶i ®-ỵc kiĨm ®Þnh vµ thi h¹n ®-ỵc sư dơng ®ang cßn hiƯu lc. Ng-i tin hµnh c¸c c«ng t¸c vỊ x¸c ®Þnh c¸c ®Ỉc tr-ng h×nh hc cđa c«ng tr×nh ph¶i lµ ng-i ®-¬c phÐp hµnh nghỊ vµ c chng ch. 4.1.4.2 Kiểm tra trong khi thi công. Qu¸ tr×nh thi c«ng cÇn kiĨm tra chỈt ch c¸c c«ng ®o¹n : - KiĨm tra cht l-ỵng kÝch th-íc h×nh hc. Nh÷ng s liƯu cÇn ®-ỵc kh¼ng ®Þnh: vÞ trÝ tng cc theo hai trơc vu«ng gc do b¶n v thi c«ng x¸c ®Þnh. ViƯc kiĨm tra da vµo hƯ thng trơc gc trong vµ ngoµi c«ng tr-ng. KiĨm tra c¸c cao 53
  54. tr×nh : mỈt ®t thiªn nhiªn quanh cc, cao tr×nh mỈt trªn ng v¸ch. § th¼ng ®ng cđa ng v¸ch hoỈc ® nghiªng cÇn thit nu ®-ỵc thit k cịng cÇn kiĨm tra. - KiĨm tra c¸c ®Ỉc tr-ng cđa ®Þa cht c«ng tr×nh vµ thủ v¨n. C khoan ®-ỵc 2 mÐt cÇn kiĨm tra lo¹i ®t vÞ trÝ thc ®Þa c ®ĩng khíp víi b¸o c¸o ®Þa cht cđa bªn kh¶o s¸t ®· lp tr-íc ®©y kh«ng. CÇn ghi chÐp theo thc t vµ nhn xÐt nh÷ng ®iỊu kh¸c nhau, c nh÷ng ®iỊu chnh nu cÇn thit. - KiĨm tra dung dÞch khoan tr-íc khi cp dung dÞch vµo h khoan, khi khoan ®đ ® s©u vµ khi xơc rưa lµm s¹ch h khoan xong. - KiĨm tra ct thÐp tr-íc khi th¶ xung h khoan. C¸c ch tiªu ph¶i kiĨm tra lµ ®-ng kÝnh thanh, ® dµi thanh chđ, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh, ® s¹ch dÇu mì. - KiĨm tra ®¸y h khoan: ChiỊu s©u h khoan ®-ỵc ®o hai lÇn, ngay sau khi va ®¹t ® s©u thit k vµ sau khi ®Ĩ l¾ng vµ vÐt l¹i. Sau khi th¶ ct thÐp vµ th¶ ng trÐmie, tr-íc lĩc ®ỉ bª t«ng nªn kiĨm tra ®Ĩ x¸c ®Þnh líp cỈn l¾ng. Nu cÇn c thĨ ly thÐp lªn, ly ng trÐmie lªn ®Ĩ vÐt tip cho ®¹t ® s¹ch ®¸y h. §Ĩ ®¸y h kh«ng s¹ch s g©y ra ® lĩn d- qu¸ mc cho phÐp. - KiĨm tra c¸c kh©u cđa bª t«ng tr-íc khi ®ỉ vµo h. C¸c ch tiªu kiĨm tra lµ cht l-ỵng vt liƯu thµnh phÇn cđa bª t«ng bao gm ct liƯu, xi m¨ng, n-íc, cht phơ gia, cp phi. §n c«ng tr-ng tip tơc kiĨm tra ® sơt, ®ĩc mu ®Ĩ kiĨm tra s hiƯu, s¬ b ®¸nh gi¸ thi gian s¬ ninh. - C¸c kh©u cÇn kiĨm tra kh¸c nh- ngun cp ®iƯn n¨ng khi thi c«ng, kiĨm tra s liªn l¹c trong qu¸ tr×nh cung ng bª t«ng, kiĨm tra ® th«ng cđa m¸ng, m-¬ng ®n dung dÞch trµo t h khi ®ỉ bª t«ng 4.1.4.3 Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc nhồi sau khi thi công. Nh- ta ®· thy s¬ ® c¸c ph-¬ng ph¸p kiĨm tra cht l-ỵng cc nhi, th-ng c hai lo¹i b¨n kho¨n: cht l-ỵng cđa nỊn vµ cht l-ỵng cđa b¶n th©n cc. Sau khi thi c«ng xong cc nhi, vn ®Ị kiĨm tra c¶ hai ch tiªu nµy c nhiỊu gi¶i ph¸p ®· ®-ỵc thc hiƯn víi nh÷ng c«ng cơ hiƯn ®¹i. C thĨ chia theo c¸c ph-¬ng ph¸p tnh vµ ®ng. L¹i c thĨ chia theo mơc ®Ých thÝ nghiƯm nh- kiĨm tra sc chÞu cđa nỊn vµ cht l-ỵng cc. Ngµy nay c nhiỊu c«ng cơ hiƯn ®¹i ®Ĩ x¸c ®Þnh nh÷ng ch tiªu mµ khi tin hµnh kiĨm tra kiĨu thđ c«ng thy lµ ht sc kh. a. KiĨm tra b»ng ph-¬ng ph¸p tnh : Ph-¬ng ph¸p gia t¶i tnh : Ph-¬ng ph¸p nµy cho ®n hiƯn nay ®-ỵc coi lµ ph-¬ng ph¸p trc quan, dƠ nhn thc vµ ®¸ng tin cy nht. Ph-¬ng ph¸p nµy dng kh¸ phỉ bin n-íc ta cịng nh- trªn th giíi. Theo yªu cÇu mµ c thĨ thc hiƯn theo kiĨu nÐn, kÐo dc trơc cc hoỈc ®y theo ph-¬ng vu«ng gc víi trơc cc. ThÝ nghiƯm nÐn tnh ®-ỵc thc hiƯn nhiỊu nht nªn chđ yu ®Ị cp ®©y lµ nÐn tnh. 54
  55. C hai qui tr×nh nÐn tnh chđ yu ®-ỵc sư dơng lµ qui tr×nh t¶i trng kh«ng ®ỉi (Maintained Load, ML) vµ qui tr×nh tc ® dÞch chuyĨn kh«ng ®ỉi (Constant Rate of Penetration, CRP). Qui tr×nh nÐn víi t¶i trng kh«ng ®ỉi (ML) cho ta ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng chÞu t¶i cđa cc vµ ® lĩn cu¶ cc theo thi gian. ThÝ nghiƯm nµy ®ßi hi nhiỊu thi gian, kÐo dµi thi gian tíi vµi ngµy. Qui tr×nh nÐn víi tc ® dÞch chuyĨn kh«ng ®ỉi (CRP) th-ng ch dng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng chÞu t¶i giíi h¹n cđa cc, th-ng ch cÇn 3 ®n 5 gi. Nh×n chung tiªu chun thÝ nghiƯm nÐn tnh cđa nhiỊu n-íc trªn th giíi Ýt kh¸c biƯt. Ta c thĨ so s¸nh tiªu chun ASTM 1143-81 (Hoa k), BS 2004 (Anh) vµ TCXD 196-1997 nh- sau : Qui tr×nh nÐn chm víi t¶i trng kh«ng ®ỉi Ch tiªu so s¸nh ASTM D1143-81 BS 2004 TCXD 196-1997 T¶i trng nÐn ti 150%Qa~200%Qa ®a, Qmax 200% Qa* 200%Qa § lín cp t¨ng t¶i 25% Qa Tc ® lĩn ỉn ®Þnh 25% Qa 25%Qmax qui -íc Cp t¶i trng ®Ỉc 0,25 mm/h 0,10mm/h 0,10 mm/h biƯt vµ thi gian 200%Qa vµ 100%Qa, (100%&200%)Qa gi÷ t¶i cđa cp ® 12 t 24h 150% Qa = 24h § lín cp h¹ t¶i víi t 6h 50%Qa 25%Qa Qa = 25%Qmax Qui tr×nh tc ® chuyĨn dÞch kh«ng ®ỉi Ch tiªu so s¸nh ASTM D 1143-81 BS 2004 TCXD 196-1997 Tc ® chuyĨn dÞch 0,25-1,25mm/min Kh«ng thĨ qui Ch-a c qui ®Þnh cho cc trong ®t ®Þnh cơ thĨ cho lo¹i thư kiĨu sÐt nµy. 0,75~2,5mm/min cho cc trong ®t ri Qui ®Þnh vỊ dng §¹t t¶i trng giíi h¹n thÝ nghiƯm ®· ®Þnh tr-íc §¹t t¶i trng giíi h¹n ®· ®Þnh tr-íc ChuyĨn dÞch t¨ng trong khi lc kh«ng ChuyĨn dÞch ®¹t t¨ng hoỈc gi¶m 15%D trong kho¶ng 10mm ChuyĨn dÞch ®¹t 10%D Ghi chĩ: Qa = kh¶ n¨ng chÞu t¶i cho phÐp cđa cc 55
  56. VỊ ®i trng gia t¶i, c thĨ sư dơng vt nỈng cht t¶i nh-ng cịng c thĨ sư dơng neo xung ®t. Tu ®iỊu kiƯn thc t cơ thĨ mµ quyt ®Þnh c¸ch t¹o ®i trng. Víi sc neo kh¸ lín nªn khi sư dơng biƯn ph¸p neo cÇn ht sc thn trng. Ph-¬ng ph¸p gia t¶i tnh kiĨu Osterberrg : Ph-¬ng ph¸p nµy kh¸ míi víi th giíi vµ n-íc ta. Nguyªn t¾c cđa ph-¬ng ph¸p lµ ®ỉ mt líp bª t«ng ®đ dµy d-íi ®¸y ri th¶ hƯ hp kÝch (O-cell) xung ®, sau ® l¹i ®ỉ tip phÇn cc trªn. HƯ ®iỊu khiĨn vµ ghi chÐp t trªn mỈt ®t. Sư dơng ph-¬ng ph¸p nµy c thĨ thÝ nghiƯm riªng biƯt hoỈc ®ng thi hai ch tiªu lµ sc chÞu mịi cc vµ lc ma s¸t bªn cđa cc. T¶i thÝ nghiƯm c thĨ ®¹t ®-ỵc t 60 tn ®n 18000 tn. Thi gian thÝ nghiƯm nhanh th× ch cÇn 24 gi, nu yªu cÇu cịng ch ht ti ®a lµ 3 ngµy. § s©u ®Ỉt trang thit bÞ thÝ nghiƯm trong mng c thĨ tíi trªn 60 mÐt. Sau khi thư xong, b¬m bª t«ng xung lp hƯ kÝch cho cc ®-ỵc liªn tơc. Tin s Jorj O. Osterberg lµ chuyªn gia ®Þa k thut c tªn tuỉi, hiƯn sng t¹i Hoa k. ¤ng vỊ h-u n¨m 1998 nh-ng lµ gi¸o s- danh d cđa Northwestern University, ViƯn s ViƯn Hµn l©m K thut, 1985 lµ gi¶ng viªn tr-ng Tersaghi, n¨m 1988 lµ thµnh viªn ViƯn nỊn mng s©u. N¨m 1994 ph-¬ng ph¸p thư tnh Osterberg ra ®i víi tªn O-Cell, ®-ỵc cp chng ch NOVA. Chng ch NOVA lµ d¹ng ®-ỵc coi nh- gi¶i Nobel vỊ x©y dng cđa Hoa k. Ph-¬ng ph¸p thư tnh O-Cell c thĨ dng thư t¶i cc nhi, cc ®ng, t-ng barettes, thÝ nghiƯm t¶i h«ng cc, thÝ nghiƯm cc lµm kiĨu gÇu xoay (Auger Cast Piles). b. Ph-¬ng ph¸p khoan ly mu li cc : §©y lµ ph-¬ng ph¸p thư kh¸ th« s¬. Dng m¸y khoan ®¸ ®Ĩ khoan, c thĨ ly mu bª t«ng theo ®-ng kÝnh 50~150 mm, dc sut ® s©u d ®Þnh khoan. Nu ®-ng kÝnh cc lín, c thĨ ph¶i khoan ®n 3 lç n»m trªn cng mt tit diƯn ngang míi t¹m c kh¸i niƯm vỊ cht l-ỵng bª t«ng dc theo cc. Ph-¬ng ph¸p nµy c thĨ quan s¸t trc tip ®-ỵc cht l-ỵng bª t«ng dc theo chiỊu s©u lç khoan. Nu thÝ nghiƯm ph¸ hủ mu c thĨ bit ®-ỵc cht l-ỵng bª t«ng cđa mu. ¦u ®iĨm cđa ph-¬ng ph¸p lµ trc quan vµ kh¸ chÝnh x¸c. Nh-ỵc ®iĨm lµ chi phÝ ly mu kh¸ lín. Nu ch khoan 2 lç trªn tit diƯn cc theo chiỊu s©u c¶ cc th× chi phÝ xp x gi¸ thµnh cđa cc. Th-ng ph-¬ng ph¸p nµy ch gi¶i quyt khi b»ng c¸c ph-¬ng ph¸p kh¸c ®· x¸c ®Þnh cc c khuyt tt. Ph-¬ng ph¸p nµy kt hỵp kiĨm tra chÝnh x¸c ho¸ vµ sư dơng ngay lç khoan ®Ĩ b¬m phơt xi m¨ng cu ch÷a nh÷ng ®o¹n hng. Ph-¬ng ph¸p nµy ®ßi hi thi gian khoan ly mu l©u, qu¸ tr×nh khoan cịng phc t¹p nh- ph¶i dng bentonite ®Ĩ tng m¹t khoan lªn b, ph¶i ly mu nh- khoan th¨m dß ®¸ vµ tc ® khoan kh«ng nhanh l¾m. c. Ph-¬ng ph¸p siªu ©m : 56
  57. Ph-¬ng ph¸p nµy kh¸ kinh ®iĨn vµ ®-ỵc dng phỉ bin. Ph-¬ng ph¸p thư lµ d¹ng k thut ®¸nh gi¸ kt cu kh«ng ph¸ hủ mu thư (Non-destructive evaluation, NDE). Khi thư kh«ng lµm h- hng kt cu, kh«ng lµm thay ®ỉi bt k tÝnh cht c¬ hc nµo cđa mu. Ph-¬ng ph¸p ®-ỵc Ch©u ¢u vµ Hoa k sư dơng kh¸ phỉ bin. C¸ch thư th«ng dơng lµ quÐt siªu ©m theo tit diƯn ngang th©n cc. Tu ®-ng kÝnh cc lín hay nh mµ b trÝ c¸c lç dc theo th©n cc tr-íc khi ®ỉ bª t«ng. Lç dc nµy c ®-ng kÝnh trong xp x 60 mm v lç lµ ng nha hay ng thÐp. C khi ng-i ta khoan t¹o lç nh- ph-¬ng ph¸p kiĨm tra theo khoan lç ni trªn, nªu kh«ng ®Ĩ lç tr-íc. §Çu thu ph¸t c hai kiĨu: kiĨu ®Çu thu riªng vµ ®Çu ph¸t riªng, kiĨu ®Çu thu vµ ph¸t g¾n liỊn nhau. Nu ®-ng kÝnh cc lµ 600 mm th× ch cÇn b trÝ hai lç dc theo th©n cc ®i xng qua t©m cc vµ n»m s¸t ct ®ai. Nu ®-ng kÝnh 800 mm nªn b trÝ 3 lç. §-ng kÝnh 1000 mm, b trÝ 4 lç Khi thư, th¶ ®Çu ph¸t siªu ©m xung mt lç vµ ®Çu thu lç kh¸c. §-ng quÐt ®Ĩ kiĨm tra cht l-ỵng s lµ ®-ng ni gi÷a ®Çu ph¸t vµ ®Çu thu. Qu¸ tr×nh th¶ ®Çu ph¸t vµ ®Çu thu cÇn ®¶m b¶o hai ®Çu nµy xung cng mt tc ® vµ lu«n lu«n n»m cng ® s©u so víi mỈt trªn cđa cc. Phc t¹p cđa ph-¬ng ph¸p nµy lµ cÇn ®Ỉt tr-íc ng ®Ĩ th¶ ®Çu thu vµ ®Çu ph¸t siªu ©m. Nh- th, ng-i thi c«ng s c chĩ ý tr-íc nh÷ng cc s thư vµ lµm tt h¬n, mt yu t ngu nhiªn trong khi chn mu thư. Nu lµm nhiỊu cc c ng thư siªu ©m qu¸ s l-ỵng yªu cÇu s g©y ra tn kÐm. Ph-¬ng ph¸p thư b»ng phng x¹ (Carota): Ph-¬ng ph¸p nµy cịng lµ mt ph-¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh«ng ph¸ hủ mu thư (NDE) nh- ph-¬ng ph¸p siªu ©m. C¸ch trang bÞ ®Ĩ thÝ nghiƯm kh«ng kh¸c g× ph-¬ng ph¸p siªu ©m. §iỊu kh¸c lµ thay cho ®Çu thu vµ ®Çu ph¸t siªu ©m lµ ®Çu thu vµ ph¸t phng x¹. N-íc ta ®· s¶n xut lo¹i trang bÞ nµy do mt c¬ s cđa qu©n ®i tin hµnh. Ging nh- ph-¬ng ph¸p siªu ©m, kt qu¶ ®c biĨu ® thu phng x¹ c thĨ bit ®-ỵc n¬i vµ mc ® cđa khuyt tt trong cc. d. Ph-¬ng ph¸p ®o ©m di : Ph-¬ng ph¸p nµy thÝ nghiƯm kiĨm tra kh«ng ph¸ hủ mu ®Ĩ bit cht l-ỵng cc, cc nhi, cc barrettes. Nguyªn lý lµ sư dơng hiƯn t-ỵng ©m di (Pile Echo Tester, PET). Nguyªn t¾c ho¹t ®ng cđa ph-¬ng ph¸p lµ g b»ng mt bĩa 300 gam vµo ®Çu cc, mt thit bÞ ghi g¾n ngay trªn ®Çu cc y cho phÐp ghi hiƯu ng ©m di vµ m¸y tÝnh sư lý cho kt qu¶ vỊ nhn ®Þnh cht l-ỵng cc. Víi s tiƯn lỵi lµ chi phÝ cho kiĨm tra ht sc thp nªn c thĨ dng ph-¬ng ph¸p nµy thÝ nghiƯm cho 100% cc trong mt c«ng tr×nh. Nh-ỵc ®iĨm cđa ph-¬ng ph¸p lµ nu chiỊu s©u cđa cc thÝ nghiƯm qu¸ 20 mÐt th× ® chÝnh x¸c cđa kt qu¶ lµ thp. e. C¸c ph-¬ng ph¸p thư ®ng: 57
  58. C¸c ph-¬ng ph¸p thư ®ng ngµy nay ®· v« cng phong phĩ. Víi kh¸i niƯm ®ng lc hc cđa cc, thÞ tr-ng c«ng cơ thư nghiƯm c rt nhiỊu trang thit bÞ nh- m¸y ph©n tÝch ®ng cc ®Ĩ thư theo ph-¬ng ph¸p bin d¹ng lín (PDA), m¸y ghi kt qu¶ thư theo ph-¬ng ph¸p bin d¹ng nh (PIT), m¸y ghi saximeter, m¸y ph©n tÝch ho¹t ®ng cđa bĩa (Hammer Performance Analyzer, HPA), m¸y ghi kt qu¶ gc nghiªng cđa cc (angle analyzer), m¸y ghi kt qu¶ ®ng cc ( Pile installation recorder, PIR), m¸y ph©n tÝch xuyªn tiªu chun (SPT analyzer) * M¸y ph©n tÝch cc theo ph-¬ng ph¸p bin d¹ng lín PDA c lo¹i míi nht lµ lo¹i PAK. M¸y nµy ghi c¸c thÝ nghiƯm nỈng cho m«i tr-ng x©y dng ¸c nghiƯt. M¸y nµy ghi kt qu¶ cđa ph-¬ng ph¸p thư bin d¹ng lín cho c«ng tr×nh nỊn mng, cho th¨m dß ®Þa k thut. PhÇn mỊm sư lý rt dƠ tip thu. S liƯu ®-ỵc t ®ng l-u gi÷ vµo ®a ®Ĩ sư dơng vỊ sau. Ch-¬ng tr×nh CAPWAP® cµi ®Ỉt ®-ỵc vµo PAK nªn viƯc ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng toµn vĐn vµ kh¶ n¨ng chÞu t¶i cđa cc rt nhanh chng. * Sư dơng ph-¬ng ph¸p thư Bin d¹ng nh (PIT) lµ c¸ch thư nhanh cho s lín cc. PhÐp thư cho bit cht l-ỵng bª t«ng cc c tt hay kh«ng, tÝnh toµn vĐn cđa cc khi kiĨm tra c¸c khuyt tt lín cđa cc. C¸c lo¹i m¸y ph©n tÝch PIT dung ngun n¨ng l-ỵng pin, c¬ ®ng nhanh chng vµ sư dơng ®¬n chic. Dơng cơ cđa ph-¬ng ph¸p PIT dng t×m c¸c khuyt tt lín vµ nguy hiĨm nh- nt g·y, th¾t cỉ chai, ln nhiỊu ®t trong bª t«ng hoỈc lµ rçng. f. Ph-¬ng ph¸p tr kh¸ng c¬ hc : Ph-¬ng ph¸p nµy quen thuc víi tªn gi ph-¬ng ph¸p ph©n tÝch dao ®ng hay cßn gi lµ ph-¬ng ph¸p truyỊn sng c¬ hc. Nguyªn lý ®-ỵc ¸p dơng lµ truyỊn sng, nguyªn lý dao ®ng c-ìng bc cđa cc ®µn hi. C hai ph-¬ng ph¸p thc hiƯn lµ dng tr kh¸ng rung ®ng vµ dng tr kh¸ng xung. Ph-¬ng ph¸p tr kh¸ng rung sư dơng m« t¬ ®iƯn ®ng ®-ỵc kÝch ho¹t do mt m¸y ph¸t t¸c ®ng lªn ®© cc. Dng mt m¸y ghi vn tc sng truyỊn trong cc. Nh×n biĨu ® sng ghi ®-ỵc, c thĨ bit cht l-ỵng cc qua ch tiªu ® ®ng ®Ịu cđa vt liƯu bª t«ng c¸c vÞ trÝ . Ph-¬ng ph¸p tr kh¸ng xung lµ c¬ s cho c¸c ph-¬ng ph¸p PIT vµ PET. Hai ph-¬ng ph¸p PIT vµ PET ghi sng ©m di. Ph-¬ng ph¸p tr kh¸ng xung nµy ghi vn tc truyn sng khi ®p bĩa t¹o xung lªn ®Çu cc. S kh¸c nhau gi÷a ba ph-¬ng ph¸p nµy lµ m¸y ghi ®-ỵc c¸c hiƯn t-ỵng vt lý nµo vµ phÇn mỊm chuyĨn c¸c dao ®ng c¬ lý hc y d-íi d¹ng sng ghi ®-ỵc trong m¸y vµ thĨ hiƯn qua biĨu ® nh- th nµo. 4.1.5 Các sự cố thường gặp và cách xử lý. 4.1.5.1 Rơi gầu khoan. Nu ®¬n vÞ thi c«ng kh«ng thĨ ly gÇu lªn ®-ỵc, cÇn th«ng b¸o ngay cho bªn A vµ t- vn thit k ®Ĩ cng thng nht c¸c gi¶i ph¸p xư lý. 58
  59. Ty thuc vµo ®Ỉc tÝnh cđa nỊn ®Þa cht mµ c thi gian ch ly gÇu mt c¸ch hỵp lý. Tuy nhiªn kh«ng nªn kÐo dµi thi gian ch ly gÇu ® cđa nhµ thÇu qu¸ l©u. 4.1.5.2 Rơi lồng thép. Cịng xư lý t-¬ng t nh- trªn. 4.1.5.3 Thổi rửa lâu vẫn không đạt yêu cầu. CÇn kiĨm tra l¹i thit bÞ thỉi rưa vỊ ¸p lc thỉi xem c ®¹t qui ®Þnh nh- ®· ni trªn kh«ng. KiĨm tra ng thỉi c t¾c kh«ng? KiĨm tra cht l-ỵng Bentonite cp vµo. KiĨm tra chiỊu dµi ng thỉi. Nu c¸c ®iỊu kiƯn trªn vn ®¶m b¶o, nªn tỉ chc vÐt l¾ng l¹i v× c thĨ ®· x¶y ra sp thµnh v¸ch khi h¹ lng thÐp vµ l¾p ng thỉi rưa. 4.1.5.4 Tắc ống đổ bê tông. Khn tr-¬ng kÐo ng ®ỉ lªn ®Ĩ th«ng ng, sau ® l¾p l¹i nh-ng khi tip tơc ®ỉ l¹i, ph¶i ®¶m b¶o ®-a ®-ỵc ng ®ỉ xung ngm trong bª t«ng ®-ỵc ti thiĨu 2m – 3m theo ®ĩng tiªu chun vµ líp bª t«ng xu bªn trªn vn ®-ỵc ®y lªn trªn mỈt cc, sau ® ¸p dơng c¸c biƯn ph¸p kiĨm tra ph¸t hiƯn khuyt tt sau khi thi c«ng xong cc nh- PDA, siªu ©m, PIT v.v ; §iỊu nµy lµ rt kh thc hiƯn, ®ßi hi nhµ thÇu ph¶i rt c kinh nghiƯm. Nu nhµ thÇu kh«ng thc hiƯn ®-ỵc viƯc nµy, ph¶i bµn b¹c víi c¸c bªn liªn quan nh- BQLDA, t- vn thit k ®Ĩ c©n nh¾c kh¶ n¨ng sư lý cc ®. 4.1.5.5 Bê tông không đạt độ sụt thiết kế. Th«ng th-ng, ® sơt cđa bª t«ng cc nhi theo thit k lµ 18 2 cm. Trong tr-ng hỵp kiĨm tra ® sơt cđa bª t«ng kh«ng ®¹t yªu cÇu ph¶i c biƯn ph¸p xư lý. Bª t«ng ® sơt thp qu¸ (kh« qu¸): C thĨ sư dơng phơ gia ha dỴo t¹i chç, nh-ng ch nªn cho phÐp nhµ thÇu sư dơng cng mt lo¹i phơ gia ®· dng t¹i tr¹m trn, tuy nhiªn tỉng l-ỵng dng ph¶i ®¶m b¶o kh«ng v-ỵt qu¸ liỊu l-ỵng max cđa lo¹i phơ gia ®. Nu ph¶i sư dơng lo¹i phơ gia kh¸c, ph¶i ®¶m b¶o kh«ng c c¸c t-¬ng t¸c xu gi÷a 2 lo¹i phơ gia ®. Bª t«ng c ® sơt cao qu¸ (nh·o qu¸): C thĨ trn thªm mt l-ỵng xi m¨ng kh« nht ®Þnh (liỊu l-ỵng xi m¨ng kh«ng ®-ỵc v-ỵt qu¸ liỊu l-ỵng max ®-ỵc qui ®Þnh trong tiªu chun). Nu kh«ng kiĨm so¸t ®-ỵc viƯc trn thªm xi m¨ng ®, tt nht lµ t chi chp nhn xe bª t«ng ®. 4.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BARET. 4.2.1 Khái niệm. 4.2.1.1 Định nghĩa. Cọc barét là một loại cọc nhồi, không thi công bằng mũi khoan hình tròn, mà bằng loại gầu ngoạn hình chữ nhật. Tiết diện cọc hình chữ nhật : + Chiều rộng từ 0,6 – 1,5m. 59
  60. + Chiều dài từ 2,0 – 6,0m. Các loại tiết diện khác tuỳ theo vị trí móng, có thể là chữ thập, chữ T, chữ I, L, Y Độ sâu : Tuỳ theo điều kiện tính chất công trình và tải trọng cọc có thể đạt tới độ sâu từ vài chục m đến 100m. 0,6 2,2~2,8 2,2~2,4m 2,2~2,8m 2,2~2,4 m 2,2 ~ 2,8m 4.2.1.2 Phạm vi áp dụng. Cọc barét thường dùng làm móng cho nhà cao tầng, các tháp cao, cầu vượt ví dụ như : - Tháp đôi Petronas (Malaysia) cao trên 100 tầng, 450 mét với tầng hầm nhiều tầng sâu tới 20m, dùng cọc barét tiết diện 1,2m x 2,8m, sâu 125m. - Công trình Sài Gòn Center, 25 tầng lầu, 3 tầng hầm dùng cọc barét 0,6m x 2,8m; 1,2 x 6,0m sâu 50m. - Công trình Vietcombank Hà Nội, 22 tầng và 2 tầng hầm, sử dụng móng cọc baret 0,8 x 2,8m sâu 55m. 4.2.2 Khảo sát địa chất cho thiết kế và thi công móng cọc barét. Thực hiện theo quy định trong tiêu chuẩn “Khảo sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế và thi công móng cọc” TCXD 160 : 1987. 4.2.2.1 Bố trí các điểm khảo sát. - Các điểm khoan, xuyên, cắt cánh, nén ngang phải bố trí trong khu vực xây dựng công trình. - Khoảng cách giữa các điểm khảo sát 30m. - Chiều sâu hố khoan : + Chiều sâu hố khoan phải lớn hơn vùng chịu nén cực hạn của các lớp đất dưới mũi cọc tối thiểu là 2m (qua vùng tính lún 2m). + Phải tìm được lớp đất đá tốt để đặt mũi cọc. - Chỉ tiêu lớp đất tốt đặt mũi cọc có thể tham khảo sau đây : 2 + Modun biến dạng Eo 300 kG/cm . 60
  61. + Đất có góc ma sát trong  40o. + Chỉ số xuyên tiêu chuẩn N 50. 2 + Cát chặt có sử dụng khoan xuyên tĩnh qc 110 kG/cm . 2 + Sét vùng có sử dụng khoan xuyên tĩnh qc 50 kG/cm . + Nếu gặp đá, cần khoan vào đá 3 điểm với độ sâu 6m. 4.2.2.2 Số lượng các điểm khảo sát. - Trong mỗi hạng mục công trình khoan 3 điểm cho mỗi loại khảo sát. - Nếu độ sâu mũi cọc 30m nên khảo sát bằng xuyên tiêu chuẩn (SPT). 4.2.3 Sức chịu tải của cọc baret. Tương tự như sức chịu tải của cọc khoan nhồi, chỉ khác ở diện tích, hình dáng mặt cắt ngang của cọc. Một số phương pháp tính sức chịu tải thường dùng hiện nay : + Sức chịu tải theo phương thẳng đứng của cọc đơn theo vật liệu. + Sức chịu tải của cọc chống. + Sức chịu tải của cọc ma sát (theo kết quả TN trong phòng). + Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh. + Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm tiêu chuẩn. + Sức chịu tải theo nén tĩnh tại hiện trường (do cọc thường có sức chịu tải lớn nên chỉ sử dụng cho cọc baret có SCT nhỏ ≤ 700 tấn). + Sức chịu tải theo Osterberg (thí nghiệm hiện trường). 4.2.3.1 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc. Pv : ( m1m2RbFb + RaFa) m1 : hệ số điều kiện làm việc khi đổ bê tông. m2 : hệ số đổ bê tông trong bentonite = 0,7. 4.2.3.2 Sức chịu tải của cọc chống. 2 Khi mũi cọc đặt vào lớp đất, đá có modun biến dạng E o 500 kG/cm cọc được coi là cọc chống : Pc = mRF Khi cọc ngậm vào đất, đá 0,5m; R (cường độ tính toán của đất đá dưới chân cọc) xác định như sau : R h R n n 1,5 k d ñ n Rn : Cường độ tiêu chuẩn của mẫu đá nén dọc trục bão hòa nước. kđ : Hệ số an toàn đối với đất = 1,4 hn : Độ sâu ngàm cọc váo đá dn : Đường kính ngoài của phần cọc ngàm vào đá, bằng chiều rộng hay cạnh ngắn của cọc. 61