Bài giảng Nền và móng - Chương 4: Xử lý và gia cố đất nền

Nội dung text: Bài giảng Nền và móng - Chương 4: Xử lý và gia cố đất nền

1. 4.1. KHÁI NI ỆM
   m v t li u r i ( á, s i, cát)
   Cc v t li u r i (c c á, c c s i, c c cát) Ch ươ ng 4: Xử lý và Gia C ố Đất N ền
   Cc t vôi, t xi m ng
   Gia t i tr c
   Ging cát gia t i tr c
   Bc th m
   C tràm 1 2 4.2. ĐỆ M CÁT 4.2. ĐỆ M CÁT
   Tính toán lớp đệ m cát - Chi u dày l p t y u < 5m; công trình v a, nh , nhà công nghi p. Dùng l p m thay th toàn b l p t y u. tt - Làm t ng s c ch u ti c a n n t ( c thay b i l p t t t N hơn) - Làm gi m bi n d ng Df - Làm t ng kh n ng ch ng tr t khi có t i tr ng ngang h pgl - u: s d ng v t li u a ph ơ ng, phơ ng pháp thi công ơ n α b gi n - Khuy t: thích h p cho công trình nh ; công trình bên c nh hđ ao, h , sông, bi n thì c n ph i có bi n pháp ng n ng a hi n bđ t ng cát ch y. Khi MNN cao thì dùng γ’ nên không hi u bt z σ 1 σ qu . 2 3 4 4.2. ĐỆ M CÁT 4.2. ĐỆ M CÁT
   Tính toán lớp đệ m cát
   Tính toán lớp đệ m cát 1. Xác đị nh h đ 1. Xác đị nh h đ * Điều ki ện 1: * Điều ki ện 2: S = S đệ m + S đấ t ≤≤≤ Sgh bt z tc σ 1+ σ 2 ≤ R (D f + h) ≈ RII (D f + h) bt σ 1 = γ Df + γ h - ơ n gi n hơn, ta có th ch n h ri ki m tra li k1 và k2 z σ 2 : /s do ti tr ng ngoài ti áy lp m - h c ch n bng b dày lp t yu và ≤ 3m z σ 2 = k0 pgl = k0 (p - γ Df) k0 = f (l/b, z/b) 2. Xác đị nh b đ m m R = 1 2 [Ab γ + B(D + h )γ * + Dc ] Tính b rng áy lp m vt li u ri vi gi thi t góc truy n II z f đ bz : b r ng móng tính i ktc 0 ng su t nén trong nn t là α ≈ ϕ = 30 ÷ 35 . - Móng b ng: - Móng ch nh t: b = b + 2 h tan30 0 a = (l-b)/2 tc ∑ N 2 ∑ Ntc b = bz = Fz + a − a F = z z 5 6 σ2 l σ2
2. 4.2. ĐỆ M CÁT 4.3. C ỌC CÁT
   Một số vấn đề thi công lớp đệ m cát Tác dng - Làm cho t nn nén ch t li nh h th ng các cc cát - ào b ht lp t yu -Tng sc ch u ti ca t nn - Dùng lo i cát ht to, trung, hàm l ng ch t bn ≤ 3% - Gi m bi n dng, c bi t là bi n dng không ng u -Ri tng lp dày 20 – 30cm, t i n c va m (W opt ) và -Tng kh nng ch ng tr t i vi công trình ch u ti ngang m u im - Có th thay cát bng các lo i t tt khác: cát pha sét ln -Tn dng c vt li u a ph ơ ng (cát) si, si . - Thi t b thi công ơ n gi n - Th i gian thi công (x lí nn) nhanh Nh c im -S dng hi u qu cho công trình có ti trung bình. Công trình có ti ln ho c vùng t yu ln thì bi n pháp này không kh thi. 7 8 4.3. C ỌC CÁT 4.3. C ỌC CÁT
   Các b ướ c tính toán c ọc cát -Nn sét 1. Xác nh di n tích c n nén ch t Gs enc = (Wp + 5,0 I p ) enc = 0,7 ÷ 0,8, nh ng < 1 F = l b 100 γ w nc nc nc e lnc = l + 0,4 b bnc = b + 0,4 b enc =e p=0,1MP 2. Xác nh h s rng nén ch t sau khi có cc cát p=0,1MPa p -Nn cát: - Dung tr ng sau khi nén ch t enc = emax – D(e max – emin ) ch t tơ ng i D = 0,7 ÷ 0,8 khi thi công óng ng to cc Gs γ nc = 1( + 0,01W ) 1+ enc 9 10 4.3. C ỌC CÁT 4.3. C ỌC CÁT 3. Xác nh kho ng cách gi a các cc 4. Xác nh s l ng c c c n thi t • Cc b trí theo l i tam giác d Fc : di n tích t ng các c c cát, f c : di n tích 1 c c cát 1+ e 2 0 0 F e − e 60 F π d c 0 nc L = ,0 952 d L c nnc = fc = = e0 − enc F e fc 4 nc 1+ 0 • Cc b trí theo l i ô vuông d e0 − enc e − e F F = F 0 nc nc c nc nc = 1+ e 1+ e0 1+ e f L = ,0 886 d 0 0 c e0 − enc Th ng ch n d = 20 ÷ 60cm, ch n và b trí c c n m L ngoài ph m vi nén ch t. 11 12
3. 4.3. C ỌC CÁT 4.3. C ỌC CÁT 5. Xác nh chi u dài c c l c cn thi t 6. Ki m tra iu ki n n nh - Ki m tra iu ki n n nh d i áy móng tc tc Chi u dài c c ph i ≥ chi u sâu vùng ho t ng lún (vùng p ≤ R (Df) ≈ RII (Df) tc tc ch u nén) và ph i th a mãn kh n ng ch u t i c a l p t y u. p max ≤ 1,2 R (Df) ≈ 1,2 RII (Df) tc S = Scc + S t ≤ Sgh p min ≥ 0 bt z tc σ 1+ σ 2 ≤ R (Df + lc) ≈ RII (Df + lc) - Ki m tra iu ki n n nh d i cc cát bt z tc Th ng ch n lc = Hnén + 0,5m σ 1+ σ 2 ≤ R (Df + lc) ≈ RII (Df + lc) 7. Ki m tra iu ki n bi n dng S = Scc + S t ≤ Sgh 13 14 4.3. C ỌC CÁT 4.4. GIA T ẢI TR ƯỚ C
   Một số vấn đề thi công cọc cát
   Tính toán t ải tr ọng gia t ải cho phép để đấ t n ền không b ị ạ - óng ng thép xu ng n n t, nh i cát và m ch t, ng phá ho i, p ≤≤≤ pgh th i rút ng thép lên; dùng ng thép t m áy. tc pgh = R = m (Abγ + B D f γ * +D c) - Thi công b ng phơ ng pháp ch n ng thì sau khi h ng thép t i sâu thi t k , nh i cát vào, cho máy ch n ng m m p = R = 1 2 (Abγ + B D γ * +D c) rung kho ng 15-20ph, k ti p rút ng lên 0,5m, làm t ơ ng gh II f ktc t. - Thi công b ng ph ơ ng pháp n mìn. ơ n gi n ly ϕ =0=>A=0,B=1,D=3,14= π Pgh = π c Chi u cao lp gia ti là h = pgh / γ 15 16 4.4. GIA T ẢI TR ƯỚ C 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C
   Tính toán c ố k ết đấ t n ền - Thích h p cho công trình có kích th c b n áy l n: móng p bng, b ng giao nhau, móng bè, n n ng, ê p - Dùng cho n n: cát nh - bi bão hòa n c, t dính bão hòa Biên thoát n ướ c Biên thoát nướ c n c, bùn, than bùn z h - u im: h 2h + T ng nhanh quá trình c k t c a t n n dz + T ng kh n ng ch u t i c a t n n 1 1 h + N n c lún tr c do thoát n c & gia t i + Gi m m c bi n d ng & bi n d ng không ng u c a ướ Nền đấ t không th ấm Cát thoát n c t n n + T ng kh n ng ch ng tr t khi công trình ch u t i ngang π 2 − Tv Cv 1+ e k k 8 4 1 - Nh c im: U = 1− e Tv = t Cv = = t 2 h2 a a π γ w o γ w + Ch s d ng hi u qu cho công trình ti tr ng trung bình 2 và chi u dày l p t y u không l n π  U  T =  v  + Th i gian thi công (gia t i) lâu v 4 100  Khi U v 60% => + Không hi u qu cho t n n có k 60%=> T v = 1,781 – 0,933 log(100-Uv) 17 18
4. 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C
   Cấu t ạo c ủa gi ếng cát gia t ải tr ướ c
   Tính toán gi ếng cát gia t ải tr ướ c 1. Chi u dày lp m cát Gm 3 b ph n chính: h th ng gi ng cát, l p m & ph t i h m = S + (30 ÷ 50) cm, ch n h m ≥ 0,5 m Lớp đệm S: lún n nh ca nn t yu Ph ản áp GIA T ẢI TR ƯỚC 2. Xác nh ng kính d và kho ng cách gi a các gi ng L h=2H - Th ng ch n ng kính gi ng cát d = 40 cm - Kho ng cách các gi ng cát L = 2 ÷ 5 m, ch n L = 2 m Gi ếng cát z 3. Xác nh chi u sâu gi ng cát lg k - Chi u sâu gi ng cát l ≥ H (ph m vi ch u nén) L=2R Hướng z g nén 2R k bt z tc 2r th ấm n ước r - σ 1+ σ 2 ≤ R (Df + lg) ≈ RII (Df + lg) k z - lg ≥ 2/3 Hy 19 - Th ng ch n lg = chi u sâu vùng t yu 20 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C 4. Tính toán c k t c a n n t Uv,r : c kt tng hp -L i gi i c a Carrilo (1942) cho c k t t ng h p Uv,r c a H = l : chi u dài gi ng cát (chi u dày vùng thoát n c) th m ng U và th m ngang U g v r R = L/2 : bán kính nh h ng U = 1 – (1 - U ) (1 – U ) v,r r v De : kho ng cách qui i gi a các gi ng cát De = 1,13 S (s ơ hình vuông) kv 1( + e1) cv t cv = Tv = => U v 2 De = 1,05 S (s ơ tam giác u) a γ w H S : kho ng cách th c gi a các gi ng cát π 2 8 − Tv r : bán kính gi ng cát 4 (S ơ 0 ) Ut ≈ 1− 2 e π cv : h s c kt theo ph ơ ng ng cr : h s c kt theo ph ơ ng bán kính (ph ơ ng ngang) kr 1( + e1) cr t cr = Tr = a : h s nén lún 2 => U r a γ w De 21 γw : tr ng l ng riêng ca n c 22 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C -Li gi i c a Barron (1948) 5. Tính lún theo th i gian S t: St = U S ∞  8T   r  U r =1− exp −   F(n)  - Xem nn không thay i: e1 − e2 S∞ = h 1+ e1 n 2 3n 2 −1 F(n) = 2 Ln (n) − 2 n −1 4n n S = ∑ ao ∆p h i=1 R S n n = ≈ β r d S = ∑ ∆p h i=1 E 23 24
5. 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C 4.5. GI ẾNG CÁT GIA T ẢI TR ƯỚ C Cho t c kt th ng (OCR = 1)
   Mt s vn thi công gi ng cát n C h  p + ∆p  Trình t thi công gn gi ng nh cc cát. Vi chi u S = c i log  oi i  ∑   sâu gi ng 1, p o + ∆p ≤ pc )   Cs h po + ∆p S = log   1+ eo  po  Cho t c k t tr c nh (OCR > 1, p o + ∆p ≥ pc)   Cs h pc Cc h po + ∆p S = log + log   1+ eo po 1+ eo  pc  25 26 4.6. B ẤC TH ẤM 4.6. B ẤC TH ẤM Li gi i Hansbo (1979) cho bc th m, bn nh a th m:  D  3 F(n)= Ln  e  − bi u th hi u qu do kho ng   cách các thi t b thoát n c  8T  Cr t  d w  4 r T = U r =1− exp −  r 2  F  De  k    d  bi u th hi u qu xáo tr n  h   s  Fs =   − 1 Ln   ca t xung quanh thi t b k 1( + e ) k  k  d r 1 h  s    w  thoát n c cr = Cr = a γ w a0 γ w dw : ng kính t ơ ng ơ ng c a thi t b thoát n c De : kho ng cách gi a các thi t b thoát n c De = 1,13 S (s ơ hình vuông) (2 a + b) dw = (Hansbo, 1979) De = 1,05 S (s ơ tam giác u) π S : kho ng cách th c gi a các thi t b thoát n c (a + b) d = F = F(n) + Fs + Fr w a: b r ng, b: b dày thi t b thoát n c 27 2 28 4.6. B ẤC TH ẤM 4.7. C Ừ TRÀM d : ng kính vùng b xáo tr n k t c u t xung quanh thi t s Chi u dài c : lc = 4 ÷ 5 m, ng kính dc = 6 ÷ 10 cm. b thoát n c Tính toán c tràm nh cc ti t di n nh . 1. Ch n lc , dc ; th ng ch n lc = 4 ÷ 5 m, dc = 6 ÷ 8 cm. k bi u th hi u qu s c c n th m F = π Z (L − Z) h r ca các thi t b thoát n c. qw 2. Xác nh sc ch u ti ca c: - Theo vt li u: Z : kho ng cách t m t t n ch k t thúc thoát n c Pvl = 0,6 fc Rn q : kh n ng thoát n c khi gradient th y l c b ng 1 w fc : di n tích ti t di n ngang 1 c Rn : c ng ch u nén dc tr c ca c - Theo t nn: As f s Ap q p Qa = + FS s FS p 29 30
6. 4.7. C Ừ TRÀM Qtc = mR fc Rp + u Σmf fi li Qa = Qtc /1,4 Qa = km (R p fc + u Σmf fi li) ; km = 0,7 H s mR , mf ly nh cc BTCT ca = 2/3 c ; ϕa = 2/3 ϕ => Ch n Pc = min (Q a); Pc ≈ 0,4 T N + Q 3. Tính s l ng c n = đ Pc n 2 2 n = Th ng ch n m t 16 cây/m , 25 cây/m , 0 F 36 cây/m 2, 49 cây/m 2. 4. Các ph n còn li tính tơ ng t cc BTCT * Ph n tính lún thì móng kh i qui c ch 2/3 lc . 31