Bài giảng Môn học Chuyên đề xử lý nền móng - Tô Văn Lận

Nội dung text: Bài giảng Môn học Chuyên đề xử lý nền móng - Tô Văn Lận

1. BOÄ XAÂY DÖÏNG TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KIEÁN TRUÙC TP. HOÀ CHÍ MINH oOo BAØI GIAÛNG MOÂN HOÏC CHUYEÂN ÑEÀ XÖÛ LYÙ NEÀN MOÙNG 30 tieát Bieân soaïn : TS. Toâ Vaên Laän Naêm 2007 1
2. MUÏC LUÏC TAØI LIEÄU THAM KHAÛO : 4 CHÖÔNG 1 5 NHÖÕNG ÑAËC ÑIEÅM CUÛA ÑAÁT YEÁU 5 1.1 KHAÙI NIEÄM VEÀ ÑAÁT YEÁU. 5 1.1.1 Veà ñònh tính. 5 1.1.2 Veà ñònh löôïng. 5 1.2 ÑAËC ÑIEÅM CUÛA MOÄT SOÁ LOAÏI ÑAÁT YEÁU. 6 1.2.1 Ñaát seùt yeáu 6 1.2.1.1 Haït seùt vaø caùc khoaùng vaät seùt. 6 1.2.1.2 Lieân keát caáu truùc vaø söùc choáng caét cuûa ñaát seùt. 7 1.2.1.3 Caùc ñaëc ñieåm khaùc cuûa ñaát seùt yeáu. 9 1.2.2 Ñaát caùt yeáu. 10 1.2.3 Buøn, than buøn vaø ñaát than buøn. 11 1.2.4 Ñaát ñaép. 12 1.3 CAÙC GIAÛI PHAÙP XAÂY DÖÏNG COÂNG TRÌNH TREÂN ÑAÁT YEÁU. 12 1.3.1 Giaûi phaùp keát caáu. 12 1.3.2 Caùc bieän phaùp xöû lyù neàn. 12 1.3.3 Caùc giaûi phaùp veà moùng. 13 CHÖÔNG 2 13 BIEÄN PHAÙP KEÁT CAÁU KHI XAÂY DÖÏNG COÂNG TRÌNH TREÂN NEÀN ÑAÁT YEÁU 13 2.1 LÖÏA CHOÏN SÔ ÑOÀ KEÁT CAÁU. 13 2.1.1 Loaïi keát caáu tuyeät ñoái cöùng. 13 2.1.2 Loaïi keát caáu meàm. 14 2.1.3 Sô ñoà keát caáu coù ñoä cöùng giôùi haïn. 14 2.2 BOÁ TRÍ KHE LUÙN. 15 2.3 THIEÁT KEÁ GIAÈNG MOÙNG VAØ GIAÈNG TÖÔØNG. 17 2.3.1 Tính toaùn coát theùp giaèng theo phöông phaùp ñôn giaûn. 17 2.3.2 Tính toaùn coát theùp giaèng theo phöông phaùp cuûa B.I. Ñalmatov. 19 2.4 CAÁU TAÏO GOÁI TÖÏA CÖÙNG. 22 2.5 CHOÏN LOAÏI MOÙNG VAØ CHIEÀU SAÂU CHOÂN MOÙNG. 22 2.5.1 Choïn loaïi moùng. 22 2.5.2 Choïn chieàu saâu choân moùng. 22 CHÖÔNG 3 24 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÁ, CAÛI TAÏO ÑAÁT NEÀN 24 3.1 ÑEÄM CAÙT. 24 3.1.1 Phaïm vi aùp duïng. 24 3.1.2 Tính toaùn ñeäm caùt. 25 3.1.3 Thi coâng ñeäm caùt. 27 3.1.4 Trình töï thieát keá moùng söû duïng ñeäm caùt. 28 3.2 COÏC CAÙT. 28 3.2.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. 28 3.2.2 Tính toaùn vaø thieát keá coïc caùt 29 3.2.3 Thi coâng coïc caùt. 30 3.3 COÏC XI MAÊNG TROÄN ÑAÁT. 31 3.3.1 Phaïm vi aùp duïng. 31 3.3.2 Moâ taû veà coâng ngheä. 31 3.3.3 Ví duï veà coâng trình xöû lyù coïc xi maêng ñaát. 34 3.4 NEÙN TRÖÔÙC BAÈNG TAÛI TROÏNG TÓNH. 38 3.4.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. 38 3.4.2 Ñieàu kieän veà ñòa chaát coâng trình. 39 2
3. 3.4.3 Tính toaùn gia taûi tröôùc. 39 3.4.4 Bieän phaùp thi coâng. 40 3.5 GIEÁNG CAÙT. 40 3.5.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. 40 3.5.2 Tính toaùn vaø thieát keá gieáng caùt. 41 3.5.3 Thi coâng gieáng caùt. 43 3.6 GIA COÁ NEÀN BAÈNG BAÁC THAÁM. 43 3.6.1 Phaïm vi aùp duïng. 43 3.6.2 Moâ taû veà coâng ngheä. 43 3.6.3 ÖÙng duïng trong thöïc teá. 44 3.7 GIA COÁ NEÀN BAÈNG VAÛI ÑÒA KYÕ THUAÄT. 45 3.7.1 Gia cố nền đường 45 3.7.2 Gia cố tường chắn đất. 46 CHÖÔNG 4 48 NGUYEÂN TAÉC THIEÁT KEÁ MOÄT SOÁ LOAÏI MOÙNG COÏC 48 4.1 THIEÁT KEÁ MOÙNG COÏC KHOAN NHOÀI. 48 4.1.1 Ñaëc ñieåm phaïm vi aùp duïng. 48 4.1.2 Thieát keá moùng coïc khoan nhoài 49 4.1.3 Thi coâng moùng coïc khoan nhoài. 57 4.1.4 Kieåm tra chaát löôïng coïc khoan nhoài. 67 4.1.5 Caùc söï coá thöôøng gaëp vaø caùch xöû lyù. 73 4.2 THIEÁT KEÁ MOÙNG COÏC BARET. 74 4.2.1 Khaùi nieäm. 74 4.2.2 Khaûo saùt ñòa chaát cho thieát keá vaø thi coâng moùng coïc bareùt. 75 4.2.3 Söùc chòu taûi cuûa coïc baret. 76 4.2.4 Thieát keá coïc baret. 78 4.2.5 Thieát keá ñaøi coïc. 81 4.2.6 Thi coâng coïc baret. 83 4.3 TƯỜNG TRONG ĐẤT (TÖÔØNG CÖØ - TƯỜNG CỌC BẢN). 86 4.3.1 Khaùi nieäm. 86 4.3.2 Phaïm vi aùp duïng. 86 4.3.3 Moâ taû coâng ngheä. 88 4.3.4 Thieát keá töôøng trong ñaát. 89 4.4 THIEÁT KEÁ MOÙNG COÏC TRAØM. 92 4.4.1 Vaät lieäu coïc traøm. 92 4.4.2 Ñaëc ñieåm, phaïm vi aùp duïng. 93 4.4.3 Thieát keá moùng coïc traøm. 94 CHÖÔNG 5 98 COÂNG TAÙC KHAÛO SAÙT TRONG XAÂY DÖÏNG 98 5.1 MUÏC ÑÍCH, NOÄI DUNG CUÛA COÂNG TAÙC KHAÛO SAÙT ÑÒA CHAÁT. 98 5.1.1 Muïc ñích. 98 5.1.2 Noäi dung chính cuûa coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát. 98 5.1.3 Yeâu caàu kyõ thuaät (do ngöôøi chuû trì keát caáu laäp). 98 5.2 KHAÛO SAÙT CHO THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG MOÙNG COÏC. 99 5.2.1 Phöông aùn kyõ thuaät khaûo saùt. 99 5.2.2 Noäi dung khaûo saùt. 99 5.2.3 Khoái löôïng coâng taùc khaûo saùt 100 5.3 KHAÛO SAÙT CHO THIEÁT KEÁ NHAØ CAO TAÀNG. 101 5.3.1 Thí nghieäm hieän tröôøng. 101 5.3.2 Thí nghieäm trong phoøng. 102 5.4 XÖÛ LYÙ SOÁ LIEÄU KHAÛO SAÙT ÑÒA CHAÁT VAØ THÍ NGHIEÄM. 102 5.4.1 Nguyeân taéc chung. 102 5.4.2 Xaùc ñònh trò tieâu chuaån vaø trò tính toaùn cuûa ñaát. 103 3
4. 5.4.3 Yeâu caàu veà soá löôïng thí nghieäm caùc ñaëc tröng cuûa ñaát. 105 Taøi lieäu tham khaûo : 1. Hoaøng Vaên Taân, Traàn Ñình Ngoâ, Phan Xuaân Tröôøng, Phaïm Xuaân, Nguyeãn Haûi; Nhöõng phöông phaùp xaây döïng coâng trình treân neàn ñaát yeáu. NXB Khoa hoïc vaø kyõ thuaät, Haø Noäi, 1973. 2. Nguyeãn Vaên Quaûng; Neàn moùng nhaø cao taàng. NXB Khoa hoïc vaø kyõ thuaät, Haø Noäi, 2003. 3. TCXD 45 : 1978, Tieâu chuaån thieát keá neàn nhaø vaø coâng trình. 4. TCXD 205 : 1998, Moùng coïc – Tieâu chuaån thieát keá. 5. TCXDVN 326 : 2004, Coïc khoan nhoài – Tieâu chuaån thi coâng vaø nghieäm thu. 6. TCVN 4419-1987, Khaûo saùt cho xaây döïng. 4
5. Chöông 1 NHÖÕNG ÑAËC ÑIEÅM CUÛA ÑAÁT YEÁU 1.1 KHAÙI NIEÄM VEÀ ÑAÁT YEÁU. Veà ñaát yeáu hieän nay coù hai quan ñieåm döïa vaøo ñònh tính vaø ñònh löôïng : 1.1.1 Veà ñònh tính. Ñaát yeáu laø loaïi ñaát maø baûn thaân noù khoâng ñuû khaû naêng tieáp thu taûi troïng cuûa coâng trình beân treân nhö caùc coâng trình nhaø cöûa, ñöôøng xaù, ñeâ ñaäp Khaùi nieäm naøy noùi chung khoâng chaët cheõ vaø khoâng coù cô sôû khoa hoïc. 1.1.2 Veà ñònh löôïng. Ñaát yeáu laø loaïi ñaát coù söùc chòu taûi keùm, deã bò phaù hoaïi, bieán daïng döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng coâng trình döïa treân nhöõng soá lieäu veà chæ tieâu cô lyù cuï theå. Khaùi nieäm naøy ñöôïc theá giôùi chaáp nhaän vaø coù cô sôû khoa hoïc. + Döïa vaøo chæ tieâu vaät lyù, ñaát ñöôïc goïi laø yeáu khi : 3 - Dung troïng : W 1,7T/m . - Heä soá roãng : e 1. - Ñoä aåm : W 40%. - Ñoä baõo hoøa : G 0,8. Löu yù : + Dung troïng, (dung troïng töï nhieân), ñaát caøng yeáu thì dung troïng caøng nhoû do chöùa nhieàu nöôùc hoaëc buøn, höõu cô + Heä soá roãng : e laø tyû soá giöõa theå tích roãng vaø theå tích hatï (Vr / Vh). Heä soá roãng caøng lôùn thì ñaát caøng yeáu. Caùch xaùc ñònh : e = ( h / ) – 1 trong ñoù : h laø troïng löôïng haït ñaát hay tyû troïng ;  laø troïng löôïng 1 ñôn vò theå tích ôû traïng thaùi khoâ. + Ñoä aåm : W - ñònh nghóa laø tyû soá giöõa troïng löôïng nöôùc vaø troïng löôïng haït (Gn / Gh )x 100%. Ñoä aåm caøng lôùn thì ñaát caøng coù nhieàu nöôùc. + Ñoä baõo hoøa G ñöôïc ñònh nghóa laø tyû leä nöôùc chieám trong loã roãng cuûa ñaát, xaùc ñònh nhö sau : V W G n h V e r n Khi G = 1 goïi laø ñaát baõo hoøa, nöôùc chieám toaøn boä loã roãng trong ñaát. 5
6. + Döïa vaøo caùc chæ tieâu cô hoïc : 2 - Modun bieán daïng : E0 50 kG/cm . - Heä soá neùn : a 0,01 cm2/kG. - Goùc ma saùt trong : 100. - Löïc dính (ñoái vôùi ñaát dính): c 0,1 kG/cm2. p Löu yù : + E caøng nhoû thì ñoä luùn cuûa ñaát caøng lôùn : S  i h o i i E i i e1 e2 + Heä soá neùn a ( a ) vôùi e1; e2 laø heä soá roãng cuûa ñaát öùng vôùi aùp löïc p1 p2 neùn p1, p2. Töø coâng thöùc cho thaáy khi a caøng nhoû thì ñaát caøng chaët hôn hay heä soá roãng thay ñoåi ít. 1.2 ÑAËC ÑIEÅM CUÛA MOÄT SOÁ LOAÏI ÑAÁT YEÁU. Trong thöïc teá xaây döïng, chuùng ta thöôøng gaëp nhöõng loaïi ñaát yeáu sau ñaây : ñaát seùt yeáu; ñaát caùt yeáu; buøn; than buøn vaø ñaát than buøn vaø ñaát ñaép. 1.2.1 Ñaát seùt yeáu. 1.2.1.1 Haït seùt vaø caùc khoaùng vaät seùt. Trong ñaát seùt goàm coù 2 thaønh phaàn : - Phaàn phaân taùn thoâ (goïi laø nhöõng haït seùt) coù kích thöôùc > 0,002mm. Chuû yeáu coù caùc khoaùng chaát nguoàn goác luïc ñòa nhö thaïch anh, fenspat, - Phaàn phaân taùn mòn (goïi laø khoaùng chaát seùt) bao goàm nhöõng haït coù kích thöôùc raát beù (2 – 0,1m) vaø keo (0,1 – 0,001m). Nhöõng khoaùng chaát naøy quyeát ñònh tính chaát cô lyù cuûa ñaát seùt. Caùc khoaùng chaát seùt thöôøng gaëp nhaát laø 3 nhoùm ñieån hình : kaolinit(1), moânmoâriloânit(2) vaø ilit : + Kaolinit : Coâng thöùc hoùa hoïc laø Al2O3.2SiO2.2H2O; ñöôïc taïo thaønh do phong hoùa ñaù phun traøo, ñaù bieán chaát vaø ñaù traàm tích trong ñieàu kieän moâi tröôøng axit (pH = 5-6). Ñaëc ñieåm cuûa maïng tinh theå kaolinit laø töông ñoái beàn, oån ñònh vaø tröông nôû ít. + Moânmoâriloânit : (1) Teân laáy theo teân cuûa daõy nuùi cao ôû Trung Quoác laø Kaulinh. (2) Teân laáy theo teân cuûa moû Montmorilon ôû Phaùp. 6
7. Coâng thöùc hoùa hoïc laø (OH)4Si8Al4O20.nH2O; ñöôïc thaønh taïo do phong hoaù ñaù macma giaøu Mg vaø caùc bieán ñoåi thöù sinh khaùc) ñöôïc taïo thaønh do phong hoùa ñaù phun traøo kieàm trong ñieàu kieän moâi tröôøng kieàm (pH = 7-8,5). Montmorilonit coù maïng tinh theå keùm beàn vöõng vaø deã saûy ra hieän töôïng tröông nôû döôùi daùy moùng khi coù maët loaïi seùt naøy. Loaïi naøy thöôøng deã gaëp ôû vuøng ven bieån. + Ilit : Ñaïi bieåu cuûa nhoùm ilit laø hyñroâmica, coù coâng thöùc laø K- ,Al2[Al,Si3O10](OH)2 ñöôïc taïo thaønh töø nhieàu ñieàu kieän khaùc nhau nhöng chuû yeáu laø trong moâi tröôøng kieàm. Loaïi naøy khoâng coù khaû naêng tröông nôû hoaëc tröông nôû raát ít. 1.2.1.2 Lieân keát caáu truùc vaø söùc choáng caét cuûa ñaát seùt. Trong töï nhieân, ñaát loaïi seùt luoân toàn taïi 3 daïng lieân keát caáu truùc, ñoù laø : daïng chaûy, daïng deûo vaø daïng cöùng (hình 1.1). Ngöôøi ta chia thaønh hai loaïi : - Lieân keát meàm : löïc lieân keát chuû yeáu laø löïc lieân keát phaân töû, töø tính. Lieân keát naøy meàm deûo vaø coù theå hoài phuïc sau khi bò phaù hoaïi (lieân keát thuaän nghòch). - Lieân keát cöùng : löïc lieân keát chuû yeáu laø lieân keát ion, ñoàng hoùa trò. Lieân keát naøy cöùng, gioøn, khoâng hoài phuïc ñöôïc khi bò phaù hoaïi baèng cô hoïc (lieân keát thuaän nghòch). Veà löïc dính cuûa ñaát seùt, moät soá nhaø khoa hoïc ñaõ kieán nghò chia löïc dính toång coäng thaønh hai thaønh phaàn : löïc dính meàm vaø löïc dính cöùng (löïc dính caáu truùc)(3) : vaø CW = W + cc (1.1) Trong ñoù : CW : löïc dính toång coäng. W : löïc dính meàm (löïc dính coù nguoàn goác keo nöôùc). cc : löïc dính cöùng (löïc dính caáu truùc). (3) Maxloâp laø ngöôøi ñeà xuaát vieäc chia löïc dính laøm 2 thaønh phaàn vaøo naêm 1933 – 1935, ñöôïc vieát thaønh saùch vaøo naêm 1941. Tieáp theo Ivanoâp cuõng ñeà xuaát vaøo naêm 1936. Denhixoâp ñeà xuaát vaøo naêm 1947, vôùi c = cn + cy. Hvorlev ñeà xuaát naêm 1956, chia laøm 2 thaønh phaàn : c = cc + cr 7
8. HAÏT ÑAÁT NÖÔÙC TÖÏ DO NÖÔÙC TÖÏ DO LK DAÏNG CHAÛY LK DAÏNG DEÛO LK DAÏNG CÖÙNG Hình 1.1 : Caùc daïng lieân keát trong ñaát dính Phöông phaùp phaân tích W, cc : a. Caét maãu nguyeân daïng vaø maãu cheá bò ôû cuøng ñoä aåm – ñoä chaët : Xaây döïng ñöôïc bieåu ñoà theo hình 1.2, vaø : cc = cnd - ccb (1.2) Trong ñoù : cnd : löïc dính theo keát quaù caét maãu nguyeân daïng. ccb : löïc dính theo keát quaù caét maãu cheá bò. Theo Maxloâp thì löïc dính cöùng chæ toàn taïi ôû ñaát nguyeân daïng cöùng. Sw MAÃU NGUYEÂN DAÏNG MAÃU CHEÁ BÒ Cc . Cw . w P Hình 1.2 : Keát quaû caét maãu xaùc ñònh löïc dính cöùng cc . b. Phöông phaùp caét theo baûn phaúng : Caét maãu cöùng nguyeân daïng, sau ñoù eùp laïi, ñeå maãu hoài phuïc vaø caét laàn thöù 2 (thôøi gian ñeå phuïc hoài khoaûng 20 phuùt). cc = cnd - cbaûn phaúng (1.3) c. Phöông phaùp truøng laëp : - Laàn ñaàu caét maãu nguyeân daïng theo chieàu töø traùi sang phaûi. - Caét tieáp laàn thöù 2 theo chieàu ngöôïc laïi. - Coù theå caét tieáp laàn 3,4 theo chieàu ngöôïc laïi cho ñeán khi bieåu ñoà oån ñònh. 8
9. d. Phöông phaùp caét theo ñoä aåm : Vôùi cuøng 1 loaïi ñaát, laáy nhieàu maãu thí nghieäm vôùi ñoä aåm khaùc nhau. Trong 4 phöông phaùp treân, thöôøng choïn PP thöù 2 vì thí nghieäm ñôn giaûn, treân cuøng 1 maãu vaø cho keát quaû khaù chính xaùc. Töø nhöõng keát quaû naøy, caùc taùc giaû kieán nghò raèng vôùi nhöõng coâng trình coù quy moâ nhoû, taïm thôøi, thaønh phaàn löïc dính coù theå laáy toaøn boä (cW), nhöng ñoái vôùi coâng trình vónh cöûu, coù quy moâ lôùn thì chæ neân laáy thaønh phaàn löïc dính cöùng cc maø thoâi. Baûng 1.1 giôùi thieäu caùc thaønh phaàn cuûa löïc dính ñeå tham khaûo. Baûng 1.1 : Cô caáu thaønh phaàn cuûa löïc dính ñaát loaïi seùt. Caáu truùc cuûa ñaát Ñoä seät B Möùc ñoä theå hieän cuûa caùc thaønh phaàn löïc dính cc = %cW W = %cW B 1,0 0 100 B 0,75 0 100 1.2.1.3 Caùc ñaëc ñieåm khaùc cuûa ñaát seùt yeáu. Hieän töôïng haáp thuï : Hieän töôïng haáp thuï laø khaû naêng huùt nöôùc töø moâi tröôøng xung quanh vaø giöõ laïi treân chuùng nhöõng vaät chaát khaùc nhau : cöùng, loûng vaø hôi, nhöõng ion, phaân töû vaø caùc haït keo. Söï haáp thuï cuûa ñaát seùt coù baûn chaát phöùc taïp vaø thöôøng goàm moät soá quaù trình saûy ra ñoàng thôøi. Tính deûo : Tính deûo laø moät trong nhöõng ñaëc ñieåm quan troïng cuûa ñaát seùt. Tính chaát naøy bieåu thò söï löu ñoäng cuûa ñaát seùt ôû moät ñoä aåm naøo ñoù khi chòu taùc duïng cuûa ngoaïi löïc vaø chöùng toû raèng veà möùc ñoä bieán daïng ñaát seùt chieám vò trí trung gian giöõa theá cöùng vaø theå loûng hoaëc chaûy nhôùt. Ñoä deûo phuï thuoäc vaøo nhieàu nhaân toá : möùc ñoä phaân taùn vaø thaønh phaàn khoaùng vaät cuûa ñaát, thaønh phaàn vaø ñoä khoaùng hoaù cuûa dung dòch nöôùc laøm baõo hoøa ñaát. 9
10. Gradien ban ñaàu : Ñaát seùt coù ñaëc tính thaåm thaáu khaùc thöôøng : chæ cho nöôùc thaám qua khi gradien coät nöôùc vöôït quaù moät trò soá nhaát ñònh naøo ñoù. Trò soá ñoù goïi laø gradien ban ñaàu. Gradien ban ñaàu laø ñoä cheânh leäch toái thieåu naøo ñoù cuûa aùp löïc coät nöôùc, maø thaáp hôn noù toác ñoä thaám giaûm xuoáng nhieàu, raát beù vaø coù theå coi nhö khoâng thaám nöôùc. Ñaëc ñieåm bieán daïng : Tính chaát bieán daïng cuûa ñaát seùt yeáu do baûn chaát moái lieân keát giöõa caùc haït cuûa chuùng quyeát ñònh. Coù theå chia bieán daïng cuûa ñaát seùt yeáu ra caùc loaïi sau ñaây : - Bieán daïng khoâi phuïc, goàm bieán daïng ñaøn hoài vaø bieán daïng caáu truùc haáp phuï. - Bieán daïng dö, chæ goàm bieán daïng caáu truùc. Bieán daïng cuûa ñaát seùt yeáu laø do söï phaù hoaïi caùc moái lieân keát caáu truùc vaø bieán daïng caùc maøng haáp phuï cuûa nöôùc lieân keát gaây neân. Caùc loaïi bieán daïng chuû yeáu cuûa ñaát seùt yeáu laø bieán daïng caáu truùc vaø bieán daïng caáu truùc haáp phuï. Tính chaát löu bieán : Ñaát seùt yeáu laø moät moâi tröôøng deûo nhôùt. Chuùng coù tính daõo (töø bieán)(1) vaø coù khaû naêng thay ñoåi ñoä beàn khi taûi troïng taùc duïng laâu daøi. Khaû naêng naøy goïi laø tính chaát löu bieán. Hieän töôïng daõo trong ñaát seùt yeáu lieân quan ñeán söï eùp thoaùt nöôùc töï do khi neùn chaët. Do vaäy hieän töôïng naøy lieân quan vôùi söï thay ñoåi maät ñoä keát caáu cuûa ñaát do keát quaû chuyeån dòch, caùc haït vaø caùc khoái leân nhau, cuõng nhö nhöõng thay ñoåi trong söï ñònh höôùng cuûa caùc haït vaø caùc khoái ñoù vôùi phöông taùc duïng cuûa taûi troïng. 1.2.2 Ñaát caùt yeáu. Caùt ñöôïc hình thaønh taïo ôû bieån hoaëc vuõng, vònh. Veà thaønh phaàn khoaùng vaät, caùt chuû yeáu laø thaïch anh, ñoâi khi coù laãn taïp chaát. Caùt goàm nhöõng haït coù kích thöôùc 0,05 – 2mm. Caùt ñöôïc coi laø yeáu khi côõ haït thuoäc loaïi nhoû, mòn trôû xuoáng, ñoàng thôøi coù keát caáu rôøi raïc, ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc, coù theå bò neùn chaët vaø hoùa loûng ñaùng keå, chöùa nhieàu di tích höõu cô vaø chaát laãn seùt. Nhöõng loaïi caùt ñoù khi chòu (1) Ñoù laø bieán daïng töø töø, phaùt trieån raát chaäm theo thôøi gian. 10
11. taùc duïng rung hoaëc chaán ñoäng thì trôû thaønh traïng thaùi loûng nhôùt, goïi laø caùt chaûy. Ñaëc ñieåm quan troïng nhaát cuûa caùt laø bò neùn chaët nhanh, coù ñoä thaám nöôùc raát lôùn. Khi caùt goàm nhöõng haït nhoû, nhieàu höõu cô vaø baõo hoøa nöôùc thì chuùng trôû thaønh caùt chaûy, hieän töôïng naøy ñoâi khi raát nguy hieåm cho coâng trình vaø cho coâng taùc thi coâng. Caàn löu yù 2 hieän töôïng nguy hieåm ñoái vôùi caùt yeáu : - Bieán loaõng. - Caùt chaûy. 1.2.3 Buøn, than buøn vaø ñaát than buøn. Buøn laø nhöõng traàm tích hieän ñaïi, ñöôïc thaønh taïo chuû yeáu do keát quaû tích luõy caùc vaät lieäu phaân taùn mòn baèng cô hoïc hoaëc hoaù hoïc ôû ñaùy bieån, ñaùy hoà, baõi laày Buøn chæ lieân quan vôùi caùc choã chöùa nöôùc, laø caùc traàm tích môùi laéng ñoïng, no nöôùc vaø raát yeáu veà maët chòu löïc. Theo thaønh phaàn haït, buøn coù theå laø caùt pha seùt, seùt pha caùt, seùt vaø cuõng coù theå laø caùt, nhöng chæ laø caùt nhoû trôû xuoáng. Ñoä beàn cuûa buøn raát beù, vì vaäy vieäc phaân tích söùc choáng caét (SCC) thaønh löïc ma saùt vaø löïc dính laø khoâng hôïp lyù. SCC cuûa buøn phuï thuoäc vaøo toác ñoä phaùt trieån bieán daïng. Goùc ma saùt coù theå 0. Chæ khi buøn maát nöôùc, môùi coù theå cho goùc ma saùt. Vieäc xaây döïng caùc coâng trình treân buøn chæ coù theå thöïc hieän sau khi ñaõ tieán haønh caùc bieän phaùp xöû lyù neàn. Than buøn laø ñaát coù nguoàn goác höõu cô, thaønh taïo do keát quaû phaân huûy caùc di tích höõu cô, chuû yeáu laø thöïc vaät, taïi caùc baõi laày vaø nhöõng nôi bò hoùa laày. Ñaát loaïi naøy chöùa caùc hoãn hôïp vaät lieäu seùt vaø caùt(2. Trong ñieàu kieän theá naèm thieân nhieân, than buøn coù ñoä aåm cao 85 – 95% hoaëc cao hôn tuøy theo thaønh phaàn khoaùng vaät, möùc ñoä phaân huûy, möùc ñoä thoaùt nöôùc Than buøn laø loaïi ñaát bò neùn luùn laâu daøi, khoâng ñeàu vaø maïnh nhaát. Heä soá neùn luùn coù theå ñaït töø 3-8, thaäm chí 10 kG/cm2. Khoâng theå thí nghieäm neùn than buøn vôùi maãu coù chieàu cao thoâng thöôøng laø 15-20cm, maø phaûi töø 40- 50cm. (2) Theo QP cuûa Lieân Xoâ cuõ : than buøn chöùa treân 60% di tích thöïc vaät, coøn ñaát than buøn chöùa 10 - 60% di tích thöïc vaät. 11
12. Khi xaây döïng ôû nhöõng vuøng ñaát than buøn, caàn aùp duïng caùc bieän phaùp : laøm ñai coát theùp, khe luùn, caét nhaø thaønh töøng ñoaïn cöùng rieâng reõ, laøm neàn coïc, ñaøo hoaëc thay moät phaàn than buøn. 1.2.4 Ñaát ñaép. Loaïi ñaát naøy ñöôïc taïo neân do taùc ñoäng cuûa con ngöôøi. Ñaëc ñieåm cuûa ñaát ñaép laø phaân boá ñöùt ñoaïn vaø coù thaønh phaàn khoâng thuaàn nhaát. Theo thaønh phaàn coù theå chia thaønh 4 loaïi sau : - Ñaát goàm hoãn hôïp caùc chaát thaûi cuûa saûn xuaát coâng nghieäp vaø xaây döïng. - Ñaát hoãn hôïp caùc chaát thaûi cuûa saûn xuaát vaø raùc thaûi sinh hoaït. - Ñaát cuûa caùc neàn ñaép treân caïn vaø khu ñaép döôùi nöôùc (ñeå taïo baõi). - Ñaát thaûi beân trong vaø beân ngoaøi caùc moû khoaùng saûn. Nhìn chung, caùc loaïi ñaát ñaép haàu heát ñeàu phaûi coù bieän phaùp xöû lyù tröôùc khi xaây döïng. 1.3 CAÙC GIAÛI PHAÙP XAÂY DÖÏNG COÂNG TRÌNH TREÂN ÑAÁT YEÁU. 1.3.1 Giaûi phaùp keát caáu. Bao goàm caùc bieän phaùp sau : - Choïn kieåu keát caáu ít nhaïy luùn, laøm khe luùn, laøm giaèng BTCT; döï tröõ ñoä cao baèng ñoä luùn döï kieán cuûa coâng trình. - Löïa choïn ñoä saâu choân moùng vaø kích thöôùc moùng hôïp lyù, söû duïng vaät lieäu, caùc lôùp caùch nöôùc ngaên ngöøa nöôùc daâng mao daãn theo caùc khe hôû trong ñaát. - Quy ñònh vaø chaáp haønh nghieâm ngaët veà quy trình ñaøo ñaép ñaát. 1.3.2 Caùc bieän phaùp xöû lyù neàn. Muïc ñích : caûi thieän thaønh phaàn, traïng thaùi cuûa ñaát, töø ñoù laøm cho caùc tính chaát cô hoïc, vaät lyù cuûa ñaát neàn ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu trong xaây döïng. Ñeå laøm taêng ñoä beàn vaø laøm giaûm ñoä neùn luùn cuûa ñaát, coù theå choïn nhöõng giaûi phaùp laøm giaûm ñoä roãng hoaëc taêng löïc dính. Trong moät soá tröôøng hôïp khaùc, muïc ñích cuûa gia coá laø laøm cho ñaát ñaù töø choã thaám nöôùc trôû thaønh caùch nöôùc. 12
13. 1.3.3 Caùc giaûi phaùp veà moùng. Löïa choïn caùc giaûi phaùp veà moùng cho phuø hôïp nhö : moùng ñôn, moùng baêng (1 hoaëc 2 phöông), moùng beø, moùng coïc, tuøy theo taûi troïng taùc duïng vaø ñaëc ñieåm cuûa coâng trình, töøng loaïi ñaát cuï theå. Chöông 2 BIEÄN PHAÙP KEÁT CAÁU KHI XAÂY DÖÏNG COÂNG TRÌNH TREÂN NEÀN ÑAÁT YEÁU 2.1 LÖÏA CHOÏN SÔ ÑOÀ KEÁT CAÁU. Khi thieát keá caùc coâng trình treân neàn ñaát yeáu, caàn phaûi naém ñöôïc caùc hình thöùc keát caáu chòu löïc phaàn treân coâng trình cuõng nhö tính nhaïy cuûa noù ñoái vôùi ñoä luùn cuûa neàn ñaát. Ñoä nhaïy luùn cuûa coâng trình chuû yeáu phuï thuoäc vaøo ñoä cöùng. Tuøy theo ñoä cöùng coù theå phaân chia keát caáu thaønh ba loaïi nhö sau : 2.1.1 Loaïi keát caáu tuyeät ñoái cöùng. Nhö oáng khoùi, thaùp nöôùc, keát caáu khung nhieàu taàng treân baûn moùng lieân tuïc, moá caàu Loaïi keát caáu naøy coù ñoä cöùng khoâng gian raát lôùn do vaäy coâng trình khoâng bò uoán, chæ coù khaû naêng luùn ñeàu hoaëc nghieâng. Ñoái vôùi keát caáu naøy, tính nhaïy luùn keùm, khoâng yeâu caàu nhöõng bieän phaùp xöû lyù veà phöông dieän keát caáu. Trong tröôøng hôïp naøy, chæ caàn giaûm bôùt ñoä nghieâng neáu coù cuûa coâng trình. 13
14. 2.1.2 Loaïi keát caáu meàm. Caùc loaïi keát caáu naøy nhö baûn ñaùy moùng cuûa caùc beå chöùa, coáng, aâu thuyeàn vaø nhöõng caáu kieän ñoäc laäp khôùp nhö coät treân moùng ñôn lieân keát töï do vôùi daøn hoaëc daàm ngang Caùc coâng trình thuoäc loaïi naøy coù theå bò uoán cong cuøng caáp vôùi khaû naêng bieán daïng cuûa ñaát neàn, do ñoù khoâng gaây neân nhöõng noäi löïc phuï trong keát caáu vaø khoâng aûnh höôûng ñeán vieäc söû duïng coâng trình. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi keát caáu naøy laø coù tính nhaïy luùn keùm khi neàn ñaát bieán daïng khoâng ñeàu. 2.1.3 Sô ñoà keát caáu coù ñoä cöùng giôùi haïn. Ñoù laø caùc khung sieâu tónh treân caùc moùng ñôn, daàm lieân nhieàu nhòp, voøm khoâng khôùp Caùc coâng trình thuoäc loaïi naøy thöôøng hay gaëp trong thöïc teá. Khi neàn ñaát coù bieán daïng khoâng ñeàu, ñoàng thôøi döôùi ñeá moùng coù söï phaân boá laïi öùng suaát tieáp xuùc thì trong keát caáu moùng vaø keát caáu chòu löïc seõ xuaát hieän noäi löïc phuï cuïc boä. Neáu keát caáu khoâng coù khaû naêng tieáp thu noäi löïc phuï thì ôû caùc tieát dieän yeáu seõ coù veát nöùt. Ôû nhöõng tieát dieän naøy, ñoä cöùng cuûa keát caáu giaûm ñaùng keå. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi keát caáu naøy laø coù tính nhaïy luùn lôùn do ñoù caàn coù nhöõng bieän phaùp xöû lyù thích hôïp. Döôùi ñaây laø nhöõng bieän phaùp laøm giaûm ñoä luùn khoâng ñeàu cuûa ñaát neàn thöôøng ñöôïc aùp duïng trong thöïc teá : Caét coâng trình baèng khe luùn : seõ ñöôïc trình baøy trong phaàn II döôùi ñaây. Thay ñoåi kích thöôùc, doä saâu choân moùng : Söû duïng khi neàn ñaát coù chieàu daøy caùc lôùp khaùc nhau, khoâng ñoàng nhaát. Bieän phaùp naøy nhaèm muïc ñích laøm cho chieàu daøy vuøng chòu neùn cuûa lôùp ñaát döôùi ñeá moùng nhö nhau. Coù theå thieát keá ñaùy moùng coù chieàu roäng thay ñoåi laøm cho bieåu ñoà phaân boá öùng suaát döôùi ñaùy moùng coù giaù trò khaùc nhau taïi caùc ñieåm döôùi ñeá moùng. Söû duïng caùc loaïi moùng hôïp lyù : Duøng moùng baêng, moùng baêng giao thoa, moùng beø, moùng coïc tuøy theo tình hình thöïc teá cuûa coâng trình. Neáu chieàu daøy lôùp ñaát yeáu khoâng lôùn laém coù theå duøng lôùp ñeäm caùt hoaëc ñeäm caùc vaät lieäu khaùc ñeå thay theá. Khi chieàu daøy lôùp ñaát yeáu laø lôùn, ñeå giaûm bôùt ñoä luùn vaø khaû naêng luùn khoâng ñeàu, coù theå xöû lyù baèng moùng coïc hay caùc phöông phaùp gia coá nhaân taïo nhö coïc caùt, gieáng caùt Hình 2.1 ñeán 2.3 giôùi thieäu moät soá bieän phaùp thöôøng duøng hieän nay : caáu taïo moùng coù chieàu saâu khaùc nhau (2.1); ñeá moùng coù chieàu roäng thay ñoåi (2.2) vaø söû duïng nhöõng loaïi moùng khaùc nhau (2.3). 14
15. LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT Hình 2.1 Caáu taïo cuûa moùng vôùi nhöõng chieàu saâu khaùc nhau. LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT Hình 2.2 Caáu taïo cuûa moùng vôùi nhöõng chieàu roäng khaùc nhau. LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT Hình 2.3 Duøng moùng coïc ôû nhöõng ñoaïn lôùp ñaát yeáu coù chieàu daøy lôùn. 2.2 BOÁ TRÍ KHE LUÙN. Boá trí khe luùn laø moät trong nhöõng bieän phaùp raát coù hieäu quaû khi xaây döïng nhöõng coâng trình coù taûi troïng khaùc nhau treân neàn ñaát coù tính neùn lôùn vaø tính neùn khoâng ñeàu. Khe luùn phaûi ñöôïc boá trí sao cho baûo ñaûm cho nhöõng boä phaän cuûa coâng trình coù khaû naêng laøm vieäc ñoäc laäp, coù ñuû cöôøng ñoä vaø ñoä cöùng khi chòu löïc, khoâng gaây ra nhöõng veát nöùt khi neàn ñaát coù bieán daïng lôùn vaø bieán daïng khoâng ñeàu. 15
16. Vò trí ñaët khe luùn caên cöù vaøo söï phaân boá caùc lôùp ñaát döôùi ñeá moùng vaø hình thöùc keát caáu cuûa coâng trình. Hình 2.4 döôùi ñaây giôùi thieäu moât soá caùch boá trí khe luùn cho coâng trình khi gaëp neàn ñaát yeáu hoaëc coâng trình coù chieàu daøi lôùn. KHE LUÙN KHE LUÙN LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT YEÁU LÔÙP ÑAÁT TOÁT LÔÙP ÑAÁT TOÁT KHE LUÙN KHE LUÙN Hình 2.4 Boá trí khe luùn. Chieàu roäng khe luùn tuøy thuoäc vaøo tính chaát bieán daïng cuûa coâng trình vaø söï phaân boá lôùp ñaát yeáu döôùi ñeá moùng. Chieàu roäng toái thieåu cuûa khe luùn coù theå tính theo coâng thöùc sau ñaây :  = K.h(tgp - tgtr) (2.1) Trong ñoù : h : khoaûng caùch töø ñeá moùng ñeán ñoä cao maø ôû ñoù xaùc ñònh khe hôû. tgp : ñoä nghieâng cuùa moùng coâng trình phaàn beân phaûi. tgtr : ñoä nghieâng cuùa moùng coâng trình phaàn beân traùi. Neáu caùc phaàn coâng trình nghieâng vaøo nhau thì tgtr laáy trò aâm. K : heä soá keå ñeán tính khoâng ñoàng nhaát cuûa ñaát neàn, k = 1,3 – 1,5. Trong nhieàu tröôøng hôïp, khe luùn ñöôïc keát hôïp vôùi khe co daõn. Tuy vaäy, khe luùn cuõng gaây nhieàu khoù khaên phöùc taïp trong xaây döïng vaø söû duïng, toán keùm theâm töôøng, moùng ngang, vì vaäy chæ laøm khe luùn khi thaät caàn thieát : - Khi ñaát neàn coù tính neùn luùn lôùn. - Khi coâng trình coù hình daïng phöùc taïp, taûi troïng, chieàu cao taàng cheânh leäch. - Khi coâng trình quaù daøi vaø coù khaû naêng saûy ra luùn khoâng ñeàu (thoâng thöôøng khi coâng trình coù chieàu daøi treân 60m). 16
17. 2.3 THIEÁT KEÁ GIAÈNG MOÙNG VAØ GIAÈNG TÖÔØNG. - Taùc duïng : Tieáp thu noäi löïc keùo xuaát hieän khi luùn khoâng ñeàu. Laøm taêng theâm cöôøng ñoä vaø ñoä cöùng khoâng gian cuûa keát caáu. - Thieát keá giaèng moùng vaø giaèng töôøng bao goàm caùc coâng vieäc : Xaùc ñònh vò trí cuûa caùc giaèng trong töôøng vaø moùng. Tính toaùn löôïng coát theùp caàn thieát trong giaèng. - Vò trí cuûa caùc giaèng phuï thuoäc vaøo tính chaát bieán daïng cuûa coâng trình (coâng trình coù theå bò voàng leân hoaëc voõng xuoáng : Boá trí ôû phía treân hoaëc phía döôùi cuûa töôøng. Giaèng töôøng coù theå boá trí ôû cao trình ngaên giöõa caùc taàng nhaø, lanh toâ cöûa soå - Ñeå ñaûm baûo ñoä cöùng khoâng gian, giaèng neân ñöôïc boá trí lieân tuïc treân suoát caùc töôøng hoaëc phaàn moùng beân döôùi ñeå taïo thaønh khung kín khoâng gian. Kích thöôùc vaø soá löôïng giaèng coù theå xaùc ñònh döïa vaøo tính chaát khoâng ñoàng ñeàu cuûa neàn ñaát vaø ñaëc tính laøm vieäc cuûa keát caáu coâng trình : - Khi coát theùp boá trí 1 haøng, chieàu daøy giaèng khoâng nhoû hôn 75mm. - Khi coát theùp boá trí 2 haøng, chieàu daøy giaèng khoâng nhoû hôn 150mm. Khi giaèng trong töôøng gaïch coát theùp ñöôøng kính 6-8mm, caùch khoaûng 3-6 haøng gaïch boá trí 1 lôùp. Chieàu daøy maïch thöôøng töø 3-4cm. Maùc vöõa khoâng nhoû hôn 75. Neáu duøng caùc giaèng ñuùc saün thì caùc moái noái phaûi coù maùc beâ toâng maùc cuûa giaèng. Ñeå tính toaùn coát theùp cho giaèng coù theå söû duïng 1 trong 2 phöông phaùp sau : 2.3.1 Tính toaùn coát theùp giaèng theo phöông phaùp ñôn giaûn. a. Cô sôû tính toaùn : Giaû thieát cô baûn cuûa PP naøy laø töôøng doïc cuûa nhaø ñöôïc xem nhö 1 daàm ñaët treân neàn ñaát coù ñoä cöùng thay ñoåi. Tính neùn khoâng ñeàu cuûa neàn ñaát ñöôïc ñaëc tröng baèng söï thay ñoåi trò soá modun bieán daïng E0 cuûa ñaát taïi caùc ñieåm doïc theo chieàu daøi cuûa nhaø. b. Noäi löïc trong giaèng coù theå tính toaùn ñôn giaûn nhö sau : - Moment uoán lôùn nhaát : 1 qL2 M 1 (2.2) max 16 2 1 - Löïc caét lôùn nhaát : 17
18. 1 qL Q 1 (2.3) max 5,2 2 1 Trong ñoù : E0max 1 (2.4) E0min E0max : modun bieán daïng lôùn nhaát cuûa neàn ñaát ôû döôùùi hai ñaàu töôøng nhaø. E0min : modun bieán daïng nhoû nhaát cuûa neàn ñaát ôû döôùùi hai ñaàu töôøng nhaø. q : taûi troïng cuûa töôøng nhaø hoaëc coâng trình ñöôïc xem laø phaân boá ñeàu. L : chieàu daøi cuûa töôøng nhaø hoaëc coâng trình. - Ñoä voõng tuyeät ñoái lôùn nhaát : 4 33 1 qL Y 1 max 5760 2 EJ (2.5) 1 - Ñoä voõng töông ñoái lôùn nhaát : y f max 0 L (2.6) Trong ñoù : E : modun ñaøn hoài cuûa khoái töôøng xaây : ñoái vôùi töôøng gaïch coù theå laáy baèng 5.000-10.000 kG/cm2, phuï thuoäc vaøo maùc gaïch vaø vöõa xaây. J : moment quaùn tính tieát dieän töôøng coù xeùt ñeán söï giaûm yeáu cuûa caùc loã cöûa. b H3 J tñ 12 (2.7) btñ : chieàu daøy töông ñöông cuûa töôøng, btñ = 0,6b (2.8) b : chieàu daøy thöïc cuûa töôøng. c. Dieän tích coát theùp caàn thieát trong giaèng ñöôïc tính nhö sau : M F max ct R h (2.9) ct 0 Trong ñoù : Mmax : moment uoán lôùn nhaát tính theo coâng thöùc 2.2. Rct : giôùi haïn chaûy cuûa coát theùp. H0 : chieàu cao tính toaùn cuûa töôøng nhaø; H0 = (0,8 - 0,9)H. Öùng suaát tieáp trong khoái töôøng xaây do löïc caét gaây neân : Q max  F (2.10) n Trong ñoù Fn : dieän tích tieát dieän nguyeân cuûa moùng vaø caùc giaèng giöõa caùc taàng nhaø cuûa khoái xaây. 18
19. Fn = bHi (2.11) Trò soá öùng suaát tieáp  tính theo coâng thöùc 2.10 trong moïi tröôøng 2 hôïp khoâng neân vöôïït quaù 2,5 kG/cm . Neáu trò soá fo tính toaùn theo coâng thöùc 2.6 khoâng vöôït quaù caùc trò soá giôùi haïn cho trong baûng 2.1 thì cho pheùp khoâng phaûi boá trí caùc giaèng töôøng. Baûng 2.1 : Trò soá ñoä voõng töông ñoái giôùi haïn Trò soá L/H Trò soá 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 2.3.2 Tính toaùn coát theùp giaèng theo phöông phaùp cuûa B.I. Ñalmatov. Theo B.I. Ñalmatov, döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng phaân boá ñeàu q cuûa töôøng, bieåu ñoà öùng suaát tieáp xuùc p döôùi ñeá moùng theo höôùng doïc seõ coù moät trong nhöõng daïng nhö hình 2.5a,b. a) q qmin qmax b) q qmin qmax c) p 2p Hình 2.5 Caùc daïng bieåu ñoà öùng suaát tieáp xuùc p döôùi ñeá moùng : a) khi töôøng nhaø bò uoán cong leân, b) khi töôøng nhaø bò uoán cong xuoáng, c) bieåu ñoà öùng suaát tieáp xuùc tính toaùn trong tröôøng hôïp a. Trò öùng suaát tieáp xuùc p döôùi ñeá moùng vaø dieän tích coát theùp caàn thieát Fct trong tröôøng hôïp 2.5a coù theå tính nhö sau : 160.1,2y b E P max t k 2 (2.12); L 7 16 8.1,2ymaxbtEk Fct 2 (2.13) L 7 10 m m R k ct ct 19
20. Trong ñoù : 1,2 : heä soá vöôït taûi. ymax : ñoä voõng lôùn nhaát. y (1 n) SL  max 2 ( ) (2.14) n : heä soá, phuï thuoäc vaøo thôøi gian cöùng cuûa vöõa, toác ñoä xaây döïng vaø toác ñoä taêng ñoä luùn theo thôøi gian, coù theå laáy baèng 0,25 – 0,75, ñoái vôùi khoái xaây gaïch baèng vöõa hoãn hôïp, laáy n = 0,50 – 0,75, vôùi nhaø panen lôùn duøng vöõa xi maêng, laáy n = 0,25 – 0.50. S : ñoä khoâng ñoàng ñeàu töông ñoái cuûa bieán daïng neàn. S S S max min (2.15) 0,5L Smac, Smin : ñoä cheânh cuûa bieán daïng neàn, xaùc ñònh theo tính toaùn ñoä luùn; ñoái vôùi töôøng daøi 60 – 100m, laáy sô boä baèng 0,4 – 0,5 trò soá ñoä luùn trung bình. L : chieàu daøi cuûa töôøng. ( ) : haøm soá phuï thuoäc vaøo laáy theo baûng 2.2. Baûng 2.2 : Trò soá cuûa haøm soá ( ) L 1 1,5 2,0 4,0 H ( ) 0,90 0,80 0,70 0,50 bt : chieàu daøy töông ñöông cuûa töôøng coù xeùt ñeán söï giaûm yeáu do cöûa soá. Ek : modun bieán daïng laâu daøi cuûa khoái xaây. E E 1 k 1 (2.16) i E : modun ñaøn hoài cuûa khoái xaây. t : ñaëc tröng töø bieán, xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm hoaëc coù theå laáy gaàn ñuùng baèng caùch caên cöù vaøo keát caáu cuûa töôøng, theo baûng 2.3. L (2.17) H Baûng 2.3 : Trò soá gaàn ñuùng cuûa ñaëc tröng töø bieán t Keát caáu töôøng t Töôøng panen lôùn 2-3 Töôøng khoái lôùn 3-4 Töôøng gaïch, ñaù vuïn 4-5 H : chieàu cao cuûa töôøng nhaø xaùc ñònh nhö sau : - Neáu töôøng coù khaû naêng bò uoán cong leân theo chieàu doïc thì laáy H töø 20
21. ñaùy moùng ñeán giaèng treân cuøng. - Neáu töôøng coù bò uoán cong xuoáng thì laáy H töø maùi haét ñeán giaèng döôùi cuøng. mk vaø mct : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa khoái xaây töôøng vaø cuûa coát theùp. Rct : giôùi haïn chaûy cuûa coát theùp. Khi coù nhieàu giaèng boá trí treân chieàu cao cuûa töôøng, neáu giaû thieát dieän tích tieát dieän coát theùp trong moãi giaèng ñeàu nhö nhau thì tính nhö sau : H a Fct1 Fct2 Fctn Fct (2.18) n 1  H a i 1 Trong ñoù : Fct : tính theo coâng thöùc 2.13. a = 0,1H. n : soá giaèng laøm vieäc ñoàng thôøi. Caùc loaïi giaèng töôøng vaø giaèng moùng trong thöïc teá thöôøng ñöôïc thieát keá theo sô ñoà trong hình 2.6 vaø 2.7 döôùi ñaây. a) b) 1 >150 >75 2 c) d) >150 30-40 Hình 2.6 Boá trí coát theùp trong giaèng töôøng : a,b,c) Hình 2.7 Boá trí coát theùp trong giaèng moùng : 1) Giaèng BTCT, d) giaèng coát theùp giaèng BTCT; 2) giaèng coát theùp Sau khi tính toaùn dieän tích coát theùp caàn kieåm tra laïi ñieàu kieän : p b(o - h) (2.19) Trong ñoù : p : öùng suaát tieáp xuùc döôùùi ñeá moùng, xaùc ñònh theo coâng thöùc 2.12. b : chieàu roäng ñeá moùng. o : öùng suaát trung bình döôùùi ñeá moùng do taûi troïng tính toaùn. h : öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân cuûa ñaát ôû cao trình ñeá moùng. Öùng suaát tieáp trong khoái xaây caàn ñöôïc thoûøa maõn ñieàu kieän sau ñaây : 21
22. p  R 7b kk (2.20) tñ Trong ñoù : btñ : chieàu daøy töông ñöông cuûa töôøng coù xeùt ñeán söï giaûm yeáu do cöûa. Rkk : söùc khaùng tính toaùn cuûakhoái xaây khi chòu neùn. 2.4 CAÁU TAÏO GOÁI TÖÏA CÖÙNG. Vôùi caùc coâng trình cao taàng xaây döïng treân nhöõng vuøng ñaát coù bieán daïng luùn lôùn vaø bieán daïng khoâng ñeàu thì ngoaøi vieäc thieát keá caùc giaèng töôøng, giaèng moùng nhö treân, trong nhieàu tröôøng hôïp, ñeå laøm taêng ñoä cöùng khoâng gian, ngöôøi ta coøn boá trí caùc goái töïa cöùng baèng beâ toâng coát theùp. Ôû nhieàu nöôùc, ngöôøi ta ñaõ thieát keá nhöõng goái töïa cöùng gioáng nhö nhöõng moùng hoäp lôùn bao goàm baûn ñaùy, baûn treân vaø caùc vaùch ngaên lieân keát cöùng vôùi caùc töôøng ngaên vaø töôøng bieân. Ngoaøi ra coøn keát hôïp vôùi vieäc boá trí theâm caùc loaïi coát theùp xieân, coát theùp doïc coù söùc chòu keùo cao trong caùc töôøng vaùch ngaên, baûn ñaùy, baûn treân cuûa moùng. Boá trí theâm caùc coát theùp phuï ôû caùc loã cöûa soå, cöûa ñi Bieän phaùp caáu taïo goái töïa cöùng döôùi nhaø vaø coâng trình laø moät phöông höôùng tieán boä ñeå xöû lyù ñoái vôùi neàn ñaát yeáu vaø ñaõ ñöôïc aùp duïng ôû nhieàu nöôùc. Ñaây laø bieän phaùp coù hieäu quaû ñoái vôùi nhaø vaø coâng trình cao taàng. 2.5 CHOÏN LOAÏI MOÙNG VAØ CHIEÀU SAÂU CHOÂN MOÙNG. 2.5.1 Choïn loaïi moùng. Ñoái vôùi neàn ñaát yeáu, vieäc choïn loaïi moùng coù yù nghóa quan troïng caû veà kyõ thuaät vaø kinh teá. Choïn loaïi moùng caên cöù vaøo nhöõng ñaëc ñieåm sau ñaây : - Hình thöùc keát caáu cuûa coâng trình, tính chaát truyeàn taûi troïng. - Sô ñoà boá trí caùc coâng trình ngaàm (taàng haàm, oáng daãn ). - Tình hình ñòa chaát khu vöïc xaây döïng. - Ñieàu kieän XD moùng (phöông tieän thi coâng, thôøi gian XD ). 2.5.2 Choïn chieàu saâu choân moùng. Vieäc löïa choïn ñoä saâu choân moùng phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau ñaây : a. Ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình, ñòa chaát thuûy vaên khu vöïc xaây döïng. Ñieàu kieän ñòa chaát vaø ñòa chaát thuûy vaên khu vöïc xaây döïng coâng trình laø yeáu toá coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán vieäc löïa choïn ñoä saâu choân moùng; trong ñoù vò trí cuûa lôùp ñaát chòu löïc laø ñieàu kieän quan troïng nhaát. Tuøy thuoäc 22
23. vaøo caùc sô ñoà phoå bieán trong thöïc teá ñeå löïa choïn ñoä saâu choân moùng vaø caùc loaïi moùng cho phuø hôïp. Veà ñieàu kieän thuûy vaên cuûa khu vöïc xaây döïng caàn phaûi ñöôïc xem xeùt thaän troïng veà bieân ñoä dao ñoäng cuûa möïc nöôùc ngaàm, doøng chaûy ngaàm coù theå gaây ra hieän töôïng caùt chaûy ñaây laø moät trong nhöõng yeáu toá laøm cô sôû cho vieäc löïa choïn phöông aùn moùng, ñoä saâu choân moùng, bieän phaùp thi coâng moùng Khi möïc nöôùc ngaàm naèm cao hôn ñeá moùng, do taùc duïng ñaåy noåi cuûa nöôùc, seõ laøm giaûm trò soá öùng suaát taùc duïng leân neàn vaø haïn cheá khaû naêng choáng tröôït khi chòu löïc ngang. Vì vaäy, trong moïi tröôøng hôïp neân coá gaéng ñaët moùng ôû beân treân möïc nöôùc ngaàm. b. Aûnh höôûng cuûa trò soá vaø tính chaát truyeàn taûi troïng cuûa coâng trình. Khi coâng trình chòu taûi troïng lôùn thì moùng caàn ñaët saâu ñeå giaûm bôùt dieän tích ñeá moùng vaø haïn cheá khaû naêng luùn vaø bieán daïng khoâng ñeàu cuûa ñaát neàn. Khi coâng trình chòu taûi troïng ngang vaø moment uoán lôùn, moùng cuõng phaûi coù chieàu saâu ñuû lôùn ñeå ñaûm baûo oån ñònh veà tröôït vaø laät. c. Aûnh höôûng cuûa ñaëc ñieåm vaø yeâu caàu söû duïng coâng trình. Chieàu saâu choân moùng coøn phuï thuoäc vaøo söï coù maët cuûa caùc coâng trình nhö taàng haàm, ñöôøng giao thoâng, ñöôøng oáng daãn nöôùc cuõng nhö caùc coâng trình laân caän ñaõ xaây döïng. Ñaùy moùng phaûi ñöôïc ñaët saâu hôn taàng haàm ít nhaát 40cm vaø maët treân cuûa moùng phaûi naèm ôû döôùi saøn taàng haàm. Khi coâng trình tieáp caän vôùi caùc ñöôøng giao thoâng ngaàm thì ñeá moùng caàn ñaët saâu hôn caùc vò trí treân toái thieåu 20 – 40cm. Vieäc xem xeùt tình hình xaây döïng vaø ñaëc ñieåm moùng cuûa caùc coâng trình xaây döïng laân caän laø heát söùc quan troïng. Khi cao trình ñaùy moùng môùi vaø cuõ khaùc nhau thì phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän toái thieåu veà khoaûng caùch vaø goùc truyeàn löïc ñeå caùc moùng khoâng aûnh höôûng laãn nhau. d. Aûnh höôûng cuûa bieän phaùp thi coâng moùng. Chieàu saâu choân moùng coù lieân quan ñeán phöông phaùp thi coâng moùng. Neáu löïa choïn chieàu saâu choân moùng moät caùch hôïp lyù thì coù theå ruùt ngaén thôøi gian xaây döïng moùng vaø bieän phaùp thi coâng khoâng ñoøi hoûi phöùc taïp. Coù theå ñeà xuaát ra nhieàu phöông aùn moùng, ñoä saâu choân moùng ñeå löïa choïn phöông aùn cho phuø hôïp. 23
24. Chöông 3 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÁ, CAÛI TAÏO ÑAÁT NEÀN 3.1 ÑEÄM CAÙT. 3.1.1 Phaïm vi aùp duïng. Ñeäm caùt thöôøng söû duïng khi lôùp ñaát yeáu ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc nhö seùt nhaõo; caùt pha baõo hoøa nöôùc, seùt pha nhaõo; buøn; than buøn coù chieàu daøy khoâng lôùn laém (nhoû hôn 3m). Ngöôøi ta boùc boû caùc lôùp ñaát yeáu naøy vaø thay theá baèng lôùp caùt coù khaû naêng chòu löïc lôùn hôn. Ñeäm caùt coù caùc taùc duïng sau ñaây : - Lôùp ñeäm caùt ñoùng vai troø nhö moät lôùp chòu löïc tieáp thu taûi troïng coâng trình truyeàn xuoáng lôùp ñaát thieân nhieân. Laøm taêng söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn. - Laøm giaûm ñoä luùn cuûa moùng; giaûm ñoä luùn leäch cuûa moùng do coù söï phaân boá laïi öùng suaát do taûi troïng ngoaøi gaây ra trong ñaát neàn ôû döôùi taàng ñeäm caùt. - Giaûm chieàu saâu choân moùng töø ñoù giaûm khoái löôïng vaät lieäu xaây moùng. - Taêng nhanh toác ñoä coá keát cuûa neàn, do ñoù laøm taêng nhanh söùc chòu taûi cuûa neàn vaø ruùt ngaén quaù trình luùn. Tuy nhieân, khi söû duïng bieän phaùp ñeäm caùt caàn phaûi chuù yù ñeán tröôøng hôïp sinh ra hieän töôïng caùt chaûy, xoùi ngaàm trong neàn do nöôùc ngaàm hoaëc hieän töôïng hoùa loûng do taùc duïng cuûa taûi troïng ñoäng. Nhöõng tröôøng hôïp sau ñaây khoâng neân söû duïng ñeäm caùt : 24
25. - Lôùp ñaát phaûi thay theá coù chieàu daøy lôùn hôn 3m, luùc naøy ñeäm caùt coù chieàu daøy lôùn, thi coâng khoù khaên, khoâng kinh teá. - Möïc nöôùc ngaàm cao vaø coù aùp. Luùc naøy haï möïc nöôùc ngaàm raát toán keùm vaø ñeäm caùt khoâng oån ñònh. Kích thöôùc ñeäm caùt ñöôïc xaùc ñònh baèng tính toaùn nhaèm thoaû maõn 2 ñieàu kieän : oån ñònh veà cöôøng ñoä vaø ñaûm baûo ñoä luùn cuûa coâng trình sau khi coù ñeäm caùt naèm trong giôùi haïn cho pheùp. 3.1.2 Tính toaùn ñeäm caùt. Kích thöôùc ñeäm caùt ñöôïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän : 1 + 2 Rñy (3.1) Trong ñoù : 1 : ÖS thöôøng xuyeân do troïng löôïng baûn thaân ñaát treân coát ñaùy moùng vaø cuûa ñeäm caùt taùc duïng treân maët lôùp ñaát yeáu döôùi ñaùy ñeäm caùt. 2 : ÖS do coâng trình gaây ra, truyeàn treân maët lôùp ñaát yeáu ñaùy ñeäm caùt. tc 2 = Ko(o - hM) (3.2) Trong ñoù : Ko : heä soá phuï thuoäc vaøo m = 2z/b vaø n = l/b, ñöôïc tra baûng. tc o : öùng suaát tieâu chuaån trung bình döôùi ñaùy moùng xaùc ñònh nhö sau : a. Tröôøng hôïp moùng chòu taûi troïng ñuùng taâm : tc N tc o o = γ .h (3.3) tb M F b. Tröôøng hôïp moùng chòu taûi troïng leäch taâm : 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 ñoù :  N tc : toång taûi troïng tieâu chuaån thaúng ñöùng cuûa coâng trình taùc duïng 0 leân moùng;  M tc : toång moment do taûi troïng coâng trình taùc duïng vaøo moùng; F : dieän tích ñaùy moùng; W : moment choáng uoán cuûa tieát dieän ñaùy moùng; tb : dung troïng trung bình cuûa moùng vaø ñaát ñaép leân moùng. 25
26. tc N0 tc hM o =hM b hÑ Rñ bÑ1 2 y Hình 3.1 Sô ñoà tính toaùn ñeäm caùt. Cöôùng ñoä tính toaùn taïi maët lôùp ñaát yeáu, döôùi ñaùy lôùp ñeäm caùt xaùc ñònh theo coâng thöùc : m m 1 2    Rñy = K (Aby II + BHy ’II + DcII - ’IIho) (3.6) tc Trong ñoù : A,B,D : tra baûng phuï thuoác vaøo II; by : beà roäng moùng quy öôùc, xaùc ñònh nhö sau : + Ñoái vôùi moùng baêng : tc  N o by = (3.7) σ2.l + Ñoái vôùi moùng chöõ nhaät : b = Δ2 F ; = l b (3.8) y y 2 N tc F o (3.9) y σ2 Ñeå ñôn giaûn, chieàu daøy ñeäm caùt coù theå ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc : hñ = K.b (3.10) 26
27. Trong ñoù : K : heä soá phuï thuoäc vaøo tyû soá l/b R1 vaø R1/R2 tra treân bieåu ñoà hình 3.2. R2 6,0 R1 : cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ñeäm l =1 caùt, thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng thí b 5,0 nghieäm neùn tónh taïi hieän tröôøng hoaëc theo coâng thöùc quy phaïm. 4,0 R2 : cöôøng ñoä tính toaùn cuûa lôùp ñaát l =2 b 3,0 yeáu naèm döôùi ñeäm caùt, thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng baøn neùn taïi hieän tröôøng hoaëc 2,0 tính toaùn theo CII; II. l =x b Chieàu roäng ñeäm caùt xaùc ñònh nhö 1,0 K 0,0 0,5 1,0 1,5 sau : Hình 3.2 Bieåu ñoà xaùc ñònh heä soá K. bñ = b + 2hñ.tg (3.11) : goùc truyeàn löïc cuûa caùt hoaëc coù theå laáy trong khoaûng 30 – 45o. Kieåm tra veà ñoä luùn : S = S1 + S2 Sgh (3.12) Trong ñoù : S1 : ñoä luùn cuûa ñeäm caùt; S2 : ñoä luùn cuûa caùc lôùp ñaát naèm döôùi ñeäm caùt trong vuøng chòu neùn; Sgh : ñoä luùn cho pheùp. 3.1.3 Thi coâng ñeäm caùt. Hieäu quaû cuûa ñeäm caùt phuï thuoäc phaàn lôùn vaøo coâng taùc thi coâng, do vaäy phaûi ñaàm neùn ñaûm baûo ñuû ñoä chaët vaø khoâng laøm phaù hoaïi keát caáu cuûa lôùp ñaát beân döôùi. Tröôøng hôïp khoâng coù nöôùc ngaàm, caùt ñöôïc ñoå töøng lôùp daøy khoaûng 20cm, laøm chaët baèng ñaàm laên, ñaàm rung khi coù nöôùc ngaàm cao, phaûi coù bieän phaùp haï möïc nöôùc ngaàm hoaëc duøng bieän phaùp thi coâng trong nöôùc. Ñoä aåm ñaàm neùn toát nhaát cuûa caùt laøm vaät lieäu lôùp ñeäm xaùc ñònh theo coâng thöùc sau ñaây : 0,7.e.γ W n (3.13) tn γs Trong ñoù : e : heä soá roãng cuûa caùt tröôùc khi ñaàm neùn; 3 n : troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc = 10 KN/m ; s : troïng löôïng rieâng cuûa caùt. Sau khi ñaàm neùn caàn kieåm tra laïi ñoä chaët cuûa ñeäm caùt baèng caùch söû duïng xuyeân tieâu chuaån; xuyeân tónh hoaëc xuyeân ñoäng. 27
28. 3.1.4 Trình töï thieát keá moùng söû duïng ñeäm caùt. a. Choïn ñoä saâu choân moùng : Caên cöù vaøo ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình vaø taûi troïng taùc duïng, phaân tích ñeå löïa choïn phöông aùn, töø ñoù choïn ñoä saâu choân moùng (ñoä saâu naøy coù theå ñieàu chænh trong quaù trình tính toaùn chi tieát). Thoâng thöôøng ñoä saâu choân moùng treân ñeäm caùt ñöôïc choïn bình thöôøng gioáng nhö ñaët treân neàn ñaát toát (sô ñoà soá 1). b. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng vaø kieåm tra ñieàu kieän aùp löïc : Goàm caùc böôùc sau : - Xaùc ñònh cöôøng ñoä tính toaùn quy öôùc cuûa caùt laøm ñeäm (theo coâng thöùc quy ñoåi cuûa quy phaïm). - Xaùc ñònh dieän tích ñeá moùng vaø xaùc ñònh kích thöôùc moùng. - Xaùc ñònh chieàu daøy cuûa ñeäm caùt : ñeå ñôn giaûn, chieàu daøy thöôøng ñöôïc choïn tröôùc sau ñoù kieåm tra laïi, neáu khoâng ñaït coù theå taêng chieàu daøy ñeäm, nhöng ñeäm khoâng neân daøy quaù 3m, luùc naøy coù theå chuyeån sang phöông aùn moùng khaùc). - Kieåm tra ñieàu kieän aùp löïc taïi ñænh lôùp ñaát yeáu (ñaùy ñeäm caùt). - Tính toaùn ñoä luùn cuûa moùng. - Tính toaùn caùc kích thöôùc cuûa ñeäm caùt (theo maët baèng). - Tính toaùn ñoä beàn vaø caáu taïo moùng (gioàng nhö moùng noâng treân neàn thieân nhieân). Cuøng nguyeân taéc vôùi ñeäm caùt, coøn duøng ñeäm ñaát, ñeäm ñaù soûi tuøy theo khaû naêng cung caáp ôû töøng khu vöïc xaây döïng. 3.2 COÏC CAÙT. 3.2.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. Coïc caùt ñöôïc söû duïng trong caùc tröôøng hôïp sau ñaây : Coâng trình chòu taûi troïng lôùn treân neàn ñaát yeáu coù chieàu daøy > 3m. Nhöõng tröôøng hôïp sau ñaây khoâng neân duøng coïc caùt : - Ñaát quaù nhaõo yeáu, löôùi coïc caùt khoâng theå leøn chaët ñöôïc ñaát (khi heä soá roãng neùn chaët nc > 1 thì khoâng neân duøng coïc caùt. - Chieàu daøy lôùp ñaát yeáu döôùi ñaùy moùng > 3m, luùc naøy duøng ñeäm caùt toát hôn. Taùc duïng cuûa coïc caùt : - Laøm cho ñoä roãng, ñoä aåm cuûa neàn ñaát giaûm ñi, troïng löôïng theå tích, modun bieán daïng, löïc dính vaø goùc ma saùt trong taêng leân. - Do neàn ñaát ñöôïc neùn chaët, neân söùc chòu taûi taêng leân, ñoä luùn vaø bieán 28
29. daïng khoâng ñeàu cuûa ñaát neàn döôùi ñeá moùng giaûm ñi moät caùch ñaùng keå. - Döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng, coïc caùt vaø vuøng ñaát ñöôïc neùn chaët xung quanh coïc cuøng laøm vieäc ñoàng thôøi, ñaát ñöôïc neùn chaët ñeàu trong khoaûng caùch giöõa caùc coïc. Vì vaäy söï phaân boá öùng suaát trong neàn ñöôïc neùn chaët baèng coïc caùt coù theå ñöôïc coi nhö moät neàn thieân nhieân. - Khi duøng coïc caùt, quaù trình coá keát cuûa neàn ñaát dieãn ra nhanh hôn nhieàu so vôùi neàn thieân nhieân hoaëc neàn gia coá baèng coïc cöùng. Phaàn lôùn ñoä luùn cuûa coâng trình dieãn ra trong quaù trình thi coâng, do vaäy coâng trình mau choùng ñaït ñeán giôùi haïn oån ñònh. Söû duïng coïc caùt raát kinh teá so vôùi coïc cöùng (so vôùi coïc beâ toâng giaù thaønh giaûm 50%, so vôùi coïc goã giaûm 30%), khoâng bò aên moøn, xaâm thöïc. Bieän phaùp thi coâng ñôn giaûn khoâng ñoøi hoûi nhöõng thieát bò thi coâng phöùc taïp. 3.2.2 Tính toaùn vaø thieát keá coïc caùt. a. Heä soá roãng cuûa neàn ñöôïc gia coá baèng coïc caùt : Töø ñieàu kieän : e e I max nc ta coù : e = e – I (e – e ) (4.1) d e e nc max D max min max min Trong ñoù : emax : heä soá roãng cuûa caùt ôû traïng thaùi xoáp nhaát. emin : heä soá roãng cuûa caùt ôû traïng thaùi chaët nhaát. ID : ñoä chaët töông ñoái = 0,7-0,8. b. Xaùc ñònh neàn ñöôïc neùn chaët : Fnc = 1,4b (l + 0,4b) (4.2) Trong ñoù : b : chieàu roäng ñaùy moùng (m). l : chieàu daøi ñaùy moùng (m). (Kích thöôùc phaïm vi neùn chaët môû roäng veà moãi phía 0,2b). Tyû leä dieän tích cuûa taát caû caùc coïc caùt Fc ñoái vôùi dieän tích ñaát neàn ñöôïc neùn chaët Fnc ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : F e e 0 Ω 0 nc (4.3) 1 e Fnc 0 c. Soá löôïng coïc caùt caàn thieát laø : F n = nc (4.4) f c 29
30. Trong ñoù : fc - dieän tích maët caét ngang cuûa moãi coïc caùt (laáy baèng dieän tích maët caét ngang cuûa oáng theùp taïo loã coïc caùt). d 0,2b b 0,2b A L Fmoùng B C Fneùn chaët L Hình 4.1 Boá trí coïc caùt ñeå neùn chaët neàn Hình 4.2 Sô ñoà ñeå xaùc ñònh khoaûng caùch giöõa tim caùc coïc caùt d. Boá trí coïc caùt : Coïc caùt thöôøng ñöôïc boá trí theo hình tam giaùc, ñoù laø sô ñoà coù lôïi nhaát veà maët laøm chaët ñaát ôû khoaûng giöõa caùc coïc caùt. Khoaûng caùch giöõa caùc coïc laø : γ L 0,95d nc (4.5) γ γ nc 0 Troïng löôïng rieâng cuûa ñaát sau khi neùn chaët baèng coïc caùt : γ γ s (1 W) (4.6) nc 1 γ nc Trong ñoù : W : ñoä aåm cuûa ñaát ôû traïng thaùi töï nhieân. o : troïng löôïng rieâng cuûa ñaát ôû traïng thaùi töï nhieân. D : ñöôøng kính coïc caùt. 3.2.3 Thi coâng coïc caùt. Coïc caùt ñöôïc thi coâng baèng maùy chuyeân duøng. Söû duïng oáng theùp taïo loã vaø nhoài caùt vaøo trong oáng. Caàn löu yù khi ñaøo hoá moùng khoâng ñaøo saâu ñeán cao trình thieát keá maø ñeå laïi khoaûng 1m, sau naøy khi thi coâng moùng môùi ñaøo tieáp vì caùt ôû ñoaïn ñaàu treân cuûa coïc thöôøng khoâng chaët. Oáng theùp ñöôïc haï xuoáng baèng chaán ñoäng ñeán ñoä saâu caàn thieát, nhoài caùt vaø ruùt oáng leân töø töø. Sau khi thi coâng caàn kieåm tra laïi baèng caùc phöông phaùp sau ñaây : - Khoan laáy maãu ñaát ôû giöõa caùc coïc caùt ñeå xaùc ñònh troïng löôïng rieâng cuûa ñaát ñöôïc neùn chaët nc, heä soá roãng neùn chaët enc vaø c, sau khi neùn chaët. Töø ñoù tính ra cöôøng ñoä cuûa ñaát neàn sau khi neùn chaët. - Duøng xuyeân tieâu chuaån ñeå kieåm tra ñoä chaët cuûa caùt trong coïc vaø ñaát 30
31. giöõa caùc coïc caùt. - Thöû baøn neùn tónh taïi hieän tröôøng, treân maët neàn coïc caùt. Dieän tích baøn neùn phaûi lôùn ñeå truøm qua ñöôïc ít nhaát 3 coïc caùt. Thoâng thöôøng, neáu coïc caùt ñöôïc thi coâng toát, söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn coù theå taêng leân gaáp 2-3 laàn so vôùi ban ñaàu. 3.3 COÏC XI MAÊNG TROÄN ÑAÁT. 3.3.1 Phaïm vi aùp duïng. Ph•¬ng ph¸p nµy míi ®•îc giíi thiÖu vµo n•íc ta nh•ng ®iÒu kiÖn sö dông réng r·i cßn h¹n chÕ. §©y lµ biÖn ph¸p cã ý nghÜa kinh tÕ cao, nªn ®•îc thÝ ®iÓm nhiÒu nhµ h¬n n÷a ®Ó cã kÕt qu¶ nh©n réng diÖn sö dông. Lo¹i gia cè nÒn theo c«ng nghÖ nµy cã thÓ lµm mãng cho nhµ cã ®é cao tíi 12 tÇng. 3.3.2 Moâ taû veà coâng ngheä. Dïng m¸y ®µo kiÓu gµu xoay, bá gµu vµ l¾p l•ìi khuÊy ®Êt kiÓu l•ìi chÐm ngang ®Ó lµm t¬i ®Êt trong hè khoan mµ kh«ng lÊy ®Êt khái lç khoan. Xoay vµ Ên cÇn xoay ®Õn ®é s©u ®¸y cäc. Ta ®•îc mét cäc mµ bªn trong ®Êt ®•îc khuÊy ®Òu. Khi mòi khuÊy ë ®¸y cäc th× b¾t ®Çu b¬m s÷a xi m¨ng ®•îc dÉn trong lßng cÇn khoan ®Õn mòi khoan. §Êt l¹i ®•îc trén víi s÷a xi m¨ng thµnh d¹ng xÒn xÖt cã xi m¨ng. Võa rót võa b¬m s÷a xi m¨ng vµ trén. Cuèi cïng khi cÇn khoan n©ng mòi lªn ®Õn mÆt ®Êt, ta ®•îc cäc ®Êt trén xi m¨ng. Xi m¨ng sÏ ph¸t triÓn c•êng ®é nh• tÝnh to¸n. Nh÷ng cäc xi m¨ng ®Êt trén •ít th•êng bè trÝ s¸t nhau d•íi ch©n mãng b¨ng, ®•êng kÝnh cäc nä s¸t cäc kia. L•îng xi m¨ng dïng cho 1 m3 cäc tõ 250 kg ®Õn 350 kg. Tû lÖ N•íc/Xim¨ng lµ 60% ®Õn 120% víi s÷a xi m¨ng b¬m xuèng cäc. Sau 28 ngµy, khoan lÊy mÉu trong c¸c cäc nµy c•êng ®é ®¹t 17 kG/cm2 víi l•îng xi m¨ng lµ 250 kg/m3 vµ h¬n n÷a tuú thuéc lo¹i ®Êt t¹i chç. Ph•¬ng ph¸p nµy ®· ®•îc c¸c n•íc Hoa kú, Anh, Ph¸p, §øc vµ nhiÒu n•íc ch©u ¢u kh¸c sö dông. N•íc NhËt còng x©y dùng nhiÒu nhµ víi lo¹i cäc nµy. Víi cäc nµy cã thÓ x©y dùng nhµ tõ 8 tÇng ®Õn 10 tÇng. GÇn ®©y c¸c h·ng cña §øc giíi thiÖu vµo n•íc ta lo¹i m¸y do Hercules Grundlägging s¶n xuÊt ®Ó lµm cäc xi m¨ng ®Êt. Lo¹i nµy cã thÓ lµm ®•îc nh÷ng cäc ®Êt trén xi m¨ng •ít ®•êng kÝnh 600 mm, s©u b×nh qu©n 4,4 mÐt hay h¬n n÷a. Thay cho xi m¨ng ®¬n thuÇn, ta cã thÓ trén xi m¨ng víi v«i ®Ó thµnh cäc v«i - xi m¨ng víi l•îng hçn hîp v«i vµ xi m¨ng cho 1 mÐt s©u cña cäc lµ 26 kg nh• ®· tr×nh bµy ë trªn. NhËt b¶n giíi thiÖu víi thÞ tr•êng n•íc ta lo¹i m¸y lµm cäc lo¹i nµy lµ TENOCOLUMN. C¸c chØ tiªu khi sö dông m¸y TENOCOLUMN nh• sau: 31
32. Lo¹i ®Êt t¹i chç L•îng xim¨ng/m3 Tû lÖ N/X C•êng ®é mÉu % KG/cm2 C¸t 250 120 41,8 Bïn,sÐt 226 100 30 ¸ c¸t 250 60 17,1 §Êt lÉn h÷u c¬ 350 60 15,7 Than bïn 325 60 16,4 Víi nh÷ng chØ tiªu trªn ®©y, ph•¬ng ph¸p tá ra h÷u hiÖu khi qui ®æi søc chÞu t¶i d•íi nÒn thµnh trÞ sè ®ång nhÊt dïng khi tÝnh to¸n mãng b¨ng d•íi c«ng tr×nh. Víi søc chÞu cña cäc kho¶ng 15 kG/cm2 cã thÓ qui ®æi søc chÞu ®¸y mãng b¨ng thµnh b×nh qu©n 5~7 kG/cm2 lµ ®iÒu cã ý nghÜa khi thiÕt kÕ mãng. Vaät lieäu Phun vaät lieäu troän Troän ñeàu ñaát vaø Troän ñeàu vaø Khoan phaù keát lieân keát vaø troän vaät lieäu troän ñaàm chaët caáu ñaát vôùi ñaát Höôùng xoay muõi khoan Höôùng ñi vaät lieäu Hình V.1. Quy trình taïo coïc ñaát troän vôùi voâi hoaëc xi maêng 32
33. Hình IV.2. caùc daïng löôõi khoan troän ñaát vôùi voâi – xi maêng Hình IV.3 Caùc tröôøng hôïp öùng duïng coïc ñaát troän voâi – xi maêng hieäu quaû 33
34. Hình IV.4 Daïng coïc ñaát troän – voâi vaø xi maêng sau thôøi gian ninh keát 3.3.3 Ví duï veà coâng trình xöû lyù coïc xi maêng ñaát. a. Sơ đồ về thiết kế móng xi lô Tại Nhà Bè, các xi lô có đường kính 32.2m, cao 14m, chứa 10.000 m3 Tại Trà Nóc, các xi lô có đường kính 34.0m, cao 14m, chứa 12.500 m3 Các cọc được bố trí như sau: từ tâm ra 12.5 m bố trí xen kẽ cọc 7m và 20m theo lưới ô vuông với khoảng cách giữa các tim cọc là từ 75-115 cm. Từ 12,5 m ra đến hết đường kính của móng được bố trí cọc 10m và 20 m xen kẽ theo dạng rẻ quạt với khoảng cách giữa các tim cọc là 50 cm. Toàn bộ khối móng được thiết kế và tính toán cho lún S = S1 + S2 < 50 cm trong 15 năm. Theo các nhà thiết kế tính toán lún tức thời sẽ kết thúc ngay khi thử tải bằng nước là 5.7 cm và độ lún phần dưới khối móng là 40.6 cm. Tải trọng làm việc của móng khi đưa vào sử dụng tại Nhà Bè là 1.3 kg/cm2, tại Trà Nóc là 1.5 kg/cm2. 34
35. b. Tính chất cơ lý của đất nền. Khu vực Nhà Bè. Lớp 1: Đất đắp có bề dày 0.8 - 1.2 m - sẽ bóc bỏ khi xây dựng. Lớp 2: Bùn sét trạng thái chảy có bề dày từ 27 - 28m, đây là lớp đất được xử lý để làm móng cho xi lô. Lớp 3: Than bùn đang phân huỷ màu xám nâu, dày từ 1 - 1.8 m. Các lớp bên dưới gồm sét và cát có sức chịu tải lớn không cần xử lý. Khu vực Trà Nóc. Lớp 1: Đất đắp có bề dày 1.0 - 1.1 m - sẽ bóc bỏ khi xây dựng. Lớp 2: Sét màu xám nâu, xám đen trạng thái dẻo cứng, bề dày 0.6 m. Lớp 3: Bùn sét trạng thái chảy có bề dày từ 10.8 - 13.0 m, đây là lớp đất được xử lý để làm móng cho xi lô. Lớp 4: Bùn sét xen kẹp cát, dày từ 16.0 - 16.9, đây là lớp đất được xử lý để làm móng cho xi lô. Các lớp bên dưới gồm sét và cát có sức chịu tải lớn không cần xử lý. 35
36. c. Chất lượng cọc đất - xi măng. Trong quá trình khảo sát, đã lấy mẫu đất ở độ sâu từ 0 - 25 m để làm thí nghiệm thiết kế Mac cho cọc với hàm lượng xi măng thay đổi khác nhau và chọn ra tỷ lệ xi măng và đất tích hợp như sau: Hình 3a: Sau 14 ngày cường độ đạt 8.41 kG /cm2 Hình 3b: Sau 28 ngày cường độ đạt 8.67 kg/cm2 Các thí nghiệm trên cọc thử ngay tại hiện trường bằng phương pháp xuyên cắt tiêu chuẩn (SCPT) đều cho kết thúc kết quả sau 22 ngày và 27 ngày. Về chất lượng cọc xi măng là rất tốt, chứng tỏ đất trong cọc đã được gia cố tốt, đủ khả năng làm móng cho các kết cấu có tải trọng lớn được xây dựng bên trên. d. Cơ sở lý thuyết tính toán. Kiểm tra sức chịu tải của lớp đất yếu cần được xử lý bằng công thức: Rn = 1 (0.5DγNγ + γHNq + CNc) FS Trong đó: γ - Dung trọng tự nhiên của lớp đất Rn: Cường độ chịu tải của đất nền D- đường kính móng C - lực dính của đất nền H - chiều dày tầng đất yếu FS - Hệ số an toàn (lấy FS = 2) Nγ, Nq, Nc – Thông số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất nền. Kiểm tra cường độ chịu tải của cọc đất xi măng sau khi được gia cố : 36
37. Rc = 2τc + 3σh Với: Rc: Cường độ chịu tải của cọc 2 τc : cường độ kháng cắt của cọc dự kiến là 17.5 Tấn/m σh: Giá trị ứng suất ngang tác dụng lên thành cọc (thí nghiệm nén ngang). Cường độ chịu tải của toàn khối móng được gia cố : Rn = 1 (0.5DγNγ + γHNq + CNc) FS Trong đó: γ - Dung trọng tự nhiên của lớp đất Rn: Cường độ chịu tải của đất nền D- đường kính móng C - lực dính của đất nền H - chiều dày tầng đất yếu cần xử lý (H= 20m và H = 25m) FS - Hệ số an toàn (lấy FS = 2) Nγ, Nq, Nc – Thông số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất nền Các kết quả sau khi tính toán được ghi trong bảng 2 dưới đây: Bảng 2: So sánh ứng suất tác dụng và cường độ chịu tải của đất nền và cọc Ứng suất tác dụng Cường độ chịu tải (tấn/m2) (tấn/m2) Phần đất 1.006 2.1 Phần cọc đất - xi măng 26.36 37.19 e. Quá trình thực hiện. Phương pháp xử lý bằng cọc đất - xi măng khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống lưới có đường kính thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cột được thiết kế và các xi lô chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm2. Các máy khoan của Thuỵ Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu đạt đến 35 m và tự động điều chỉnh định vị cần khoan luôn thẳng đứng. Trong quá trình khoan lưỡi được thiết kế để trộn đầu đất và xi măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều tạo thành những cọc đất - xi măng đường kính 60 cm. Thời gian khoan cho một bồn có đường kính 34 m từ 45 - 60 ngày. Sau khi khoan xong toàn bộ diện tích móng, các cọc đất được đào hở đầu cột và làm bằng phẳng. Vải địa kỹ thuật được trải lên trên để phân bố tải trọng đều cho móng. Xây dựng các mốc chuẩn và các mốc đo theo dõi lún. Quá trình tiếp theo là chất tải. Việc chất tải nén trước và theo dõi lún tuân thủ theo quy trình quy phạm tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam. Phương pháp gia tải nén trước nhằm các mục đích: - Tăng cường sức chịu tải của đất nền và khối móng 37
38. - Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền và toàn bộ khối móng có độ lún ổn định trong thời gian ngắn. f. Gia tải nén trước. Giai đoạn 1: Chất tải thử ở tâm móng với đường kính 12m, chiều cao tải 7.8 m tương đương với tải trọng 14.04 tấn/m2 vượt khoảng 8% so thiết kế. Bố trí 5 điểm đo theo dỗi lún, độ lún trung bình 57.4 cm. Độ lún vượt so với tính toán của thiết kế. Do đó phải thực hiện chất tải giai đoạn 2. Giai đoạn 2: Chất tải toàn bộ diện tích móng với chiều cao tải 7.8 m. Bố trí 13 mốc đo theo dõi lún. Kết quả sau thời gian chất tải và theo dõi độ lún kéo dài 4 tháng, độ lún trung bình của toàn khối móng là 103.65 cm. Đến khi kết thúc theo dõi lún thì tốc độ lún giảm xuống còn 1.9 mm/ngày đêm. g. Nhận xét và khả năng áp dụng. Việc thiết kế móng mềm trên các khu vực đất yếu cho các công trình lớn cho phép chuyển vị lún lâu dài cần phải kết hợp phương pháp xử lý móng bằng cọc đất – xi măng với chất tải nén trước. Về hiệu quả kinh tế: nếu sử dụng phương pháp cọc bê ong ép hoặc cọc khoan nhồi thì rất tốn kém do tầng đất yếu bên trên dày gần 30m. Sử dụng phương pháp cọc- đất xi măng tiết kiệm cho môi móng xi lô khoảng 600 triệu đồng. Phương pháp xử lý đất yếu bằng cọc đất – xi măng sử dụng cho đất yếu có kết hợp gia tải nén trước là phù hợp và nhất là trong đất yếu có xen kẹp các lớp cát mịn như khu vực Trà Nóc. Tuy nhiên cần phải theo dõi và nghiên cứu để đưa ra phương pháp tính toán hợp lý trong thiết kế. 3.4 NEÙN TRÖÔÙC BAÈNG TAÛI TROÏNG TÓNH. 3.4.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. Neùn tröôùc baèng taûi troïng tónh söû duïng trong tröôøng hôïp gaëp neàn ñaát yeáu nhö than buøn, buøn, seùt vaø seùt pha deûo nhaõo Muïc ñích cuûa gia taûi tröôùc laø : - Taêng cöôøng söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn. - Taêng nhanh thôøi gian coá keát, töùc laø laøm cho luùn oån ñònh nhanh hôn. Muoán ñaït ñöôïc muïc ñích treân, ngöôøi ta duøng caùc bieän phaùp sau ñaây : - Chaát taûi troïng baèng caùt, soûi, gaïch, ñaù baèng hoaëc lôùn hôn taûi troïng coâng trình döï ñònh xaây döïng ñeå cho neàn chòu taûi tröôùc vaø luùn tröôùc khi xaây döïng. - Duøng gieáng caùt (bieän phaùp ôû phaàn treân) hoaëc baûn giaáy thaám ñeå thoaùt nöôùc loã roãng, taêng nhanh quaù trình coá keát cuûa ñaát neàn. 38
39. 3.4.2 Ñieàu kieän veà ñòa chaát coâng trình. Ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích neùn chaët ñaát vaø nöôùc trong loã roãng thoaùt ra, ñieàu kieän cô baûn laø phaûi coù choã cho nöôùc thoaùt ra ñöôïc. Nhöõng sô doà veà ñòa chaát sau ñaây ñöôïc xem laø phuø hôïp cho phöông phaùp naøy : a. Sô ñoà theo hình 4.5a : khi bò eùp, nöôùc seõ bò eùp xuoáng lôùp caùt beân döôùi. b. Sô ñoà theo hình 4.5b : khi bò eùp, nöôùc seõ bò eùp theo hai höôùng leân treân vaø xuoáng lôùp caùt beân döôùi. c. Sô ñoà theo hình 4.5c : khi bò eùp, nöôùc seõ thoaùt theo höôùng leân lôùp caùt phía treân. Ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû toát, chieàu daøy lôùp ñaát yeáu neân ñöôïc haïn cheá hñy 3m. 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 Hình 4.5 Caùc ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình ñeå duøng phöông phaùp gia taûi neùn tröôùc khoâng duøng gieáng thoaùt nöôùc. 3.4.3 Tính toaùn gia taûi tröôùc. Löïa choïn aùp löïc neùn tröôùc nhö sau : + Duøng aùp löïc neùn tröôùc baèng ñuùng taûi troïng coâng trình seõ xaây döïng. + Duøng aùp löïc neùn tröôùc lôùn hôn taûi troïng coâng trình (khoaûng 20%) ñeå taêng nhanh quaù trình coá keát, khoâng neân choïn quaù lôùn seõ laøm cho neàn ñaát bò phaù hoaïi. Ñoä luùn döï tính cuûa neàn ñaát yeáu döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng neùn tröôùc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm sau : S S t (4.19) t α t Trong ñoù : St : ñoä luùn döï tính trong thôøi gian t naøo ñoù; t : thôøi gian neùn tröôùc; : heä soá kinh nghieäm xaùc ñònh theo coâng thöùc : 39
40. α S .t t (4.20) S 1 1 t Trong ñoù : S : ñoä luùn oån ñònh trong quaù trình neùn tröôùc, xaùc ñònh theo quan traéc thöïc teá. t t S 2 1 (4.21) t t 2 1 S S t t 2 1 ôû ñaây, St1 vaø St2 laø ñoä luùn quan traéc ôû thôøi ñieåm t1 vaø t2. 3.4.4 Bieän phaùp thi coâng. Coù hai caùch gia taûi neùn tröôùc : - Chaát taûi troïng neùn tröôùc ngay treân maët ñaát, taïi vò trí seõ xaây moùng, ñôïi moät thôøi gian theo yeâu caàu ñeå ñoä luùn oån ñònh, sau ñoù dôõ taûi vaø ñaøo hoá thi coâng moùng. - Coù theå xaây moùng, sau ñoù chaát taûi leân moùng cho luùn ñeán oån ñònh, sau ñoù dôõ taûi vaø xaây caùc keát caáu beân treân. Löu yù chaát taûi taêng daàn theo töøng caáp. Moãi caáp khoaûng 15 – 20% toång taûi troïng. Caàn tieán haønh theo doõi, quan traéc ñoä luùn ñeå xem ñoä luùn coù ñaït yeâu caàu khoâng, neáu khoâng ñaït caàn coù bieän phaùp tích cöïc hôn ñeå nöôùc tieáp tuïc thoaùt ra. 3.5 GIEÁNG CAÙT. 3.5.1 Ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng. Gieáng caùt laø moät trong nhöõng bieän phaùp gia taûi tröôùc ñöôïc söû duïng ñoái vôùi caùc loaïi ñaát buøn, than buøn cuõng nhö caùc loaïi ñaát dính baõo hoøa nöôùc, coù tính bieán daïng lôùn khi xaây döïng caùc coâng trình coù kích thöôùc vaø taûi troïng lôùn thay ñoåi theo thôøi gian nhö neàn ñöôøng, saân bay, baûn ñaùy caùc coâng trình thuûy lôïi Gieáng caùt coù hai taùc duïng chính : - Gieáng caùt seõ laøm cho nöôùc töï do trong loã roãng thoaùt ñi döôùi taùc duïng cuûa gia taûi vì vaäy laøm taêng nhanh toác ñoä coá keát cuûa neàn, laøm cho coâng trình nhanh ñaït ñeán giôùi haïn oån ñònh veà luùn, ñoàng thôøi laøm cho ñaát neàn coù khaû naêng bieán daïng ñoàng ñeàu. - Neáu khoaûng caùch giöõa caùc gieáng ñöôïc choïn thích hôïp thì noù coøn coù taùc duïng laøm taêng ñoä chaët cuûa neàn vaø do ñoù söùc chòu taûi cuûa ñaát neàn taêng leân. Nhöõng ñieåm gioáng vaø khaùc nhau giöõa gieáng caùt vaø coïc caùt : 40
41. - Kích thöôùc (ñöôøng kính vaø chieàu daøi) töông töï nhö nhau, nhöng khoaûng caùch giöõa caùc gieáng caùt thì lôùn hôn coïc caùt. - Nhieäm vuï cuûa chuùng khaùc nhau : + Coïc caùt laøm chaët ñaát laø chính, laøm taêng SCT ñaát neàn, thoaùt nöôùc loã roãng laø phuï. + Gieáng caùt ñeå thoaùt nöôùc loã roãng laø chính, taêng nhanh quaù trình coá keát, laøm cho ñoä luùn cuûa neàn nhanh choùng oån ñònh. Laøm taêng söùc chòu taûi cuûa neàn laø phuï. 3.5.2 Tính toaùn vaø thieát keá gieáng caùt. Caáu taïo cuûa gieáng caùt goàm coù ba boä phaän chính (hình veõ) laø heä thoáng caùc gieáng caùt, ñeäm caùt vaø lôùp gia taûi. a. Ñeäm caùt : Coù nhieäm vuï taïo ñieàu kieän cho coâng trình luùn ñeàu, Chieàu daøy lôùp ñeäm caùt tính theo coâng thöùc kinh nghieäm : hñ = S + (0,3 – 0,5m) (4.12) Trong ñoù : hñ : chieàu daøy lôùp ñeäm caùt; S : ñoä luùn tính toaùn cuûa neàn ñaát. Caùt laøm lôùp ñeäm thöôøng söû duïng caùt haït trung hoaëc haït to. q Ñeäm caùt d L Gieáng caùt Ñaát yeáu L Caáu taïo gieáng caùt treân maët baèng. Taàng khoâng thaám nöôùc Hình 4.4 Sô ñoà caáu taïo gieáng caùt. b. Lôùp gia taûi : Xaùc ñònh chieàu cao cuûa lôùp gia taûi : h = σ (4.13) γ Trong ñoù :  : aùp löïc do taûi troïng ngoaøi. Vaø :  Rtc hay qat 41
42. Rtc tính vôùi ñaát yeáu = 0 vaø ñaát ñaép ngay treân maët neân h = 0; vì vaäy Rtc = c. Neáu ñieàu kieän treân khoâng thoûa maõn thì phaûi ñaép lôùp gia taûi nhieàu laàn hoaëc duøng beä phaûn aùp. π(γh 2c.ctg ) Qat = γh (4.14) ctg - π 2 c. Gieáng caùt : Ñöôøng kính gieáng caùt toát nhaát dc = 35 - 45cm, chieàu daøi cuûa gieáng thöôøng laáy baèng chieàu saâu chòu neùn cöïc haïn cuûa ñaát neàn döôùi moùng : + Moùng ñôn : lg 2 – 3b (b : chieàu roäng moùng). + Moùng baêng : lg 4b. + Moùng beø : - Neáu neàn ñaát yeáu coù goác laø ñaát loaïi seùt, thì : lg 9m + 0,15b. - Neáu neàn ñaát yeáu coù goác laø ñaát loaïi caùt, thì : lg 6m + 0,10b. Khoaûng caùch giöõa caùc gieáng caùt : Khoaûng caùch giöõa caùc gieáng caùt phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính gieáng caùt cuõng nhö toác ñoä coá keát cuûa neàn ñaát. Theo kinh nghieäm, khoaûng caùch giöõa caùc gieáng trong khoaûng 1,0 – 5,0m. d. Tính bieán daïng cuûa neàn : - Ñoä luùn cuûa neàn ñaát yeáu khi chöa coù gieáng caùt : e e 1ñ 2ñ S h (4.15) 1 e1ñ Trong ñoù : e1ñ; e2ñ ; heä soá roãng cuûa ñaát ôû xung quanh gieáng caùt tröôùc vaø sau khi coù taûi troïng. h : chieàu daøy lôùp ñaát yeáu coù gieáng caùt. Khi neàn ñaát coù nhieàu lôùp khaùc nhau thì duøng phöông phaùp toång ñoä luùn ñeå xaùc ñònh. - Ñoä luùn cuûa neàn ñaát yeáu khi coù gieáng caùt coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm cuûa Evgeânev : eo ep d2 S c h (4.16) gc 1 eo L2 Trong ñoù : eo : heä soá roãng cuûa neàn ñaát ôû traïng thaùi töï nhieân; ep : heä soá roãng cuûa neàn ñaát khi coù taûi troïng ngoaøi; dc : ñöôøng kính gieáng caùt; L : khoaûng caùch giöõa caùc truïc gieáng caùt; h : chieàu daøy lôùp ñaát coù gieáng caùt. - Ñoä luùn theo thôøi gian : 42
43. mv St hq Pn (z, r,t) (4.17) 1 e1 - Möùc ñoä coá keát : S P (z,r,t) U t 1- n 1- M .M (4.18) t S q z r Trong caùc coâng thöùc treân : mv : heä soá neùn cuûa ñaát; e1 : heä soá roãng ban ñaàu cuûa ñaát; q : taûi troïng phaân boá ñeàu cuûa coâng trình; Pn(z,r,t) : aùp löïc nöôùc loã roãng; h : chieàu daøy lôùp ñaát coù gieáng caùt. 3.5.3 Thi coâng gieáng caùt. Quaù trình thi coâng gieáng caùt noùi chung gioáng nhö coïc caùt. Coù theå haï oáng theùp xuoáng baèng maùy ñoùng hoaëc maùy rung. Gieáng caùt noùi chung chöa ñöôïc söû duïng phoå bieán ôû nöôùc ta. 3.6 GIA COÁ NEÀN BAÈNG BAÁC THAÁM. 3.6.1 Phaïm vi aùp duïng. §©y lµ biÖn ph¸p míi ®•îc sö dông ë n•íc ta vµ víi nh÷ng c«ng tr×nh ®· ®•îc tho¸t n•íc theo ph•¬ng th¼ng ®øng cña bÊc thÊm chøng tá tèc ®é cè kÕt cña nÒn ®Êt yÕu lµ nhanh so víi c¸c ph•¬ng ph¸p kh¸c. BiÖn ph¸p nµy cã thÓ sö dông ®•îc réng r·i v× theo kinh nghiÖm n•íc ngoµi, ®©y lµ biÖn ph¸p h÷u hiÖu trong bµi to¸n gi¶i quyÕt tèc ®é cè kÕt cña nÒn ®Êt yÕu. C«ng nghÖ nµy thÝch dông cho viÖc x©y dùng nhµ ë cã sè tÇng cã sè tÇng 3 ~ 4 tÇng x©y dùng trªn nÒn ®Êt míi lÊp mµ d•íi líp ®Êt lÊp lµ líp bïn s©u. 3.6.2 Moâ taû veà coâng ngheä. NÒn ®Êt s×nh lÇy, ®Êt bïn vµ ¸ sÐt b·o hoµ n•íc nÕu chØ lÊp ®Êt hoÆc c¸t lªn trªn, thêi gian ®Ó líp s×nh lÇy cè kÕt rÊt l©u kÐo dµi thêi gian chê ®îi x©y dùng. C¾m xuèng ®Êt c¸c èng cã bÊc tho¸t n•íc th¼ng ®øng xuèng ®Êt lµm thµnh l•íi « víi kho¶ng c¸ch m¾t l•íi « lµ 500 mm. VÞ trÝ èng cã bÊc n»m ë m¾t l•íi. èng tho¸t n•íc cã bÊc th•êng c¾m s©u kho¶ng 18 ~ 22 mÐt. Ống tho¸t n•íc cã bÊc cã ®•êng kÝnh 50~60 mm. Vá èng b»ng nhùa cã rÊt nhiÒu lç ch©m kim ®Ó n•íc tù do qua l¹i. Trong èng ®Ó bÊc b»ng sîi p«lime däc theo èng ®Ó n•íc dÉn theo bÊc lªn, xuèng, trong èng. Ph•¬ng ph¸p nµy ®•îc gäi lµ ph•¬ng ph¸p tho¸t n•íc th¼ng ®øng (vertical drain). ViÖc c¾m èng xuèng ®Êt nhê lo¹i m¸y c¾m bÊc thÊm. Khi nÒn ®Êt ®•îc ®æ c¸c líp c¸t bªn trªn ®Ó n©ng ®é cao ®ång thêi dïng lµm líp gia t¶i gióp cho sù ch¾t bít n•íc ë líp d•íi s©u ®Ó líp ®Êt nµy cè kÕt ®ñ kh¶ n¨ng chÞu t¶i, n•íc trong ®Êt bÞ ¸p lùc cña t¶i lµm n•íc t¸ch ra vµ lªn cao 43
44. theo bÊc, ®Êt cè kÕt nhanh. Khi gi¶m t¶i, n•íc chøa trong èng cã bÊc mµ kh«ng hoÆc Ýt trë l¹i lµm nh·o ®Êt. KÕt hîp sö dông v¶i ®Þa kü thuËt tiÕp tôc ch¾t n•íc trong ®Êt vµ ®æ c¸t bªn trªn sÏ c¶i thiÖn tÝnh chÊt ®Êt nÒn nhanh chãng. Võa qua t¹i Vòng Tµu Bµ RÞa nhiÒu nhµ m¸y ®•îc gia cè b»ng ph•¬ng ph¸p sö dông bÊc thÊm vµ kÕt qu¶ cho thÊy rót ng¾n ®•îc thêi gian æn ®Þnh nÒn ®Êt lµ ®¸ng kÓ. §•êng quèc lé sè 5 nèi Hµ néi víi H¶i Phßng, nhiÒu ®o¹n nÒn ®Êt còng ®•îc gia cè b»ng bÊc thÊm. BÊc thÊm ®•îc dïng nhiÒu trong viÖc x©y dùng ®•êng ®i qua vïng ®ång b»ng s«ng Hång , ®ång b»ng s«ng Cöu Long. BÊc thÊm lµm cho nÒn ®Êt æn ®Þnh nhanh h¬n chê æn ®Þnh tù nhiªn ®•îc nhiÒu thêi gian. BÊc thÊm ®•îc sö dông ë n•íc ta trong vßng 5 n¨m trë l¹i ®©y. 3.6.3 ÖÙng duïng trong thöïc teá. a. Trong n•íc : ViÖc sö dông bÊc thÊm ë n•íc ta míi xuÊt hiÖn kho¶ng 15 n¨m trë l¹i ®©y. Nh÷ng c«ng tr×nh sö dông bÊc thÊm víi sè l•îng nhiÒu tËp trung cho c¸c c«ng tr×nh nÒn ®•êng nh• ®•êng quèc lé 5 - Hµ néi - H¶i Phßng, nhiÒu ®o¹n trªn ®•êng quèc lé 1A, nhÊt lµ nh÷ng ®•êng xa lé t¹i ®ång b»ng s«ng Cöu Long nh• c¸c ®•êng thuéc c¸c tØnh miÒn T©y Nam bé vµ nhiÒu con ®•êng thuéc tØnh Cµ Mau. C«ng tr×nh d©n dông vµ c«ng nghiÖp sö dông bÊc thÊm ®•îc dïng réng r·i ë c¸c khu c«ng nghiÖp ë Bµ RÞa-Vòng Tµu nh• t¹i c¸c nhµ m¸y ®iÖn Phó Mü, nhµ m¸y Ho¸ chÊt b. N•íc ngoµi : BiÖn ph¸p sö dông bÊc thÊm ®•îc sö dông còng kh«ng qu¸ l©u so víi sù x©m nhËp ph•¬ng ph¸p c«ng nghÖ nµy vµo n•íc ta. T¹i Philippines, Indonªxia lµ nh÷ng ®¶o cã nhiÒu vïng tròng x×nh lÇy, viÖc sö dông bÊc thÊm kh¸ phæ biÕn. HìnhI V.5 Caém baác thaám vaøo neàn seùt yeáu 44
45. 3.7 GIA COÁ NEÀN BAÈNG VAÛI ÑÒA KYÕ THUAÄT. 3.7.1 Gia cố nền đường. Đối với nền đất đắp, việc đặt vào 1 hoặc nhiều lớp vải địa kỹ thuật sẽ làm tăng cường độ chịu kéo và cải thiện độ ổn định của nền đường chống lại sự trượt tròn. Mặt khác, vải địa kỹ thuật còn có tác dụng làm cho độ lún của nền đất đắp được đồng đều hơn. Phạm vi áp dụng : xử lý cục bộ sự mất ổn định của nền đất đắp, sử dụng nhiều trong các công trình giao thông hoặc nền gia cố bằng đệm cát, giếng cát, gia cường cho tường chắn, Một số lưu ý khi gia cố nền đường : Nên sử dụng các vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới kỹ thuật) có cường độ cao, biến dạng nhỏ, lâu lão hóa làm lớp thảm tăng cường cho nền đất đắp. Hướng dọc hoặc hướng có cường độ cao của lớp thảm phải thẳng góc với tim đường. Việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật không bị hạn chế bới điều kiện địa chất, nhưng khi nền đấtcàng yếu thì tác dụng càng rõ. Số lớp thảm tăng cường phải dựa vào tính toán để xác định, có thể bố trí 1 hoặc nhiều lớp, cách nhau khoảng 15 – 30cm. Phải bố trí đủ chiều dài đoạn neo giữ, trong chiều dài đoạn neo, tỷ số của lực ma sát với mặt trên và mặt dưới của lớp thảm Pf và lực kéo thiết kế của lớp thảm Pj phải thỏa mãn điều kiện : P f 1,5 P jj Góc ma sát giữa lớp thảm và vật liệu đắp f nên dựa vào kết quả thí nghiệm để xác định, nếu không làm được thí nghiệm, có thể xác định theo công thức sau : tgφ 2 tgφ f 3 q Trong đó q là góc ma sát trong xác định bằng thí nghiệm cắt nhanh của vật liệu đắp tiếp xúc với lớp thảm. 45
46. 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 các loại tường chắn thông thường bằng tường cứng. Các lớp vải địa kỹ thuật này sẽ chịu áp lực ngang từ khối đất sau lưng tường. Cấu tạo tường chắn như sau : Ghi chú : Pa1 = KaγH; Pa2 = Kaq; Sv : khoảng cách giữa các lớp vải (chiều dày lớp đất); Le : chiều dài đoạn neo giữ cần thiết, Le ≥ 1m. Lr : chiều dài lớp vải nằm trước mặt trượt; Lo : chiều dài đoạn vải ghép chồng. Tồng chiều dài : ∑L = Le + Lr + Lo + Sv Chiều dài thiết kế : L = Le + Lr Tính toán khoảng cách và chiều dài lớp vải : P S T Xét áp lực ngang tác dụng lên 1m dài tường : a v FS 46
47. S T - Tính toán được khoảng cách giữa các lớp vải : v P FS a Trong đó : FS - hệ số an toàn lấy bằng 1,3 – 1,5; T : cường độ chịu kéo của vải (T/m; KN/m), được cung cấp từ nhà sản xuất tùy theo mỗi loại vải. - Tính toán chiều dài neo giữ cần thiết : S P FS L v a e 2(C Ztg ) ≥ 1m. a - Tính toán chiều dài lớp vải nằm trước mặt trượt : 0 Lr = (H-Z)tg(45 -υ/2) - Tính toán chiều dài đoạn vải ghép chồng : S P FS L v a o 4(C Ztg ) ≥ 1m. a Ngoài ra cần kiểm tra về điều kiện chống trượt và chống lật đổ của tường chắn như các loại tường chắn thông thường. Hình IV.6 Töôøng vaûi ñòa kyõ thuaät 47
48. Chöông 4 NGUYEÂN TAÉC THIEÁT KEÁ MOÄT SOÁ LOAÏI MOÙNG COÏC 4.1 THIEÁT KEÁ MOÙNG COÏC KHOAN NHOÀI. 4.1.1 Ñaëc ñieåm phaïm vi aùp duïng. - Moùng coïc khoan nhoài laø loaïi moùng ñoå taïi choã, thi coâng baèng phöông phaùp thuû coâng hoaëc cô giôùi tuyø theo ñieàu kieän veà trang thieát bò. - Moùng coïc khoan nhoài coù theå aùp duïng roäng raõi trong caùc ngaønh caàu ñöôøng, thuyû lôïi, xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp. Ñaëc bieät laø caùc coâng trình coù taûi troïng lôùn nhö caàu, nhaø cao taàng, nhaø xaây chen ôû caùc ñoâ thò vv - ÔÛ nöôùc ta coïc khoan nhoài ñöôïc söû duïng töø nhöõng naêm 80, töø hình thöùc taïo loã baèng thuû coâng cho ñeán nay ñaõ coù nhöõng thieát bò hieän ñaïi ñeå taïo loã vaø ñoå beâ toâng baèng caùc quy trình khaùc nhau. (Ví duï : + Thaùp truyeàn hình Tokyo ñaët treân 8 coïc khoan nhoài, coù ñöôøng kính D = 3,5m. + Caàu Myõ Thuaän söû duïng khoan nhoài coù ñöôøng kính D = 2,4m, daøi 96m. Moãi truï coù 16 coïc söùc chòu taûi moãi coïc laø 6.307 taán. + Caàu Caàn Thô nhòp 500m, truï coù 6 coïc khoan nhoài D = 2,5 – 3,0m, saâu 100 – 120m). - Nhöõng öu ñieåm chính cuûa coïc khoan nhoài : + Coù söùc chòu taûi lôùn, vôùi ñöôøng kính lôùn vaø chieàu saâu lôùn coù theå tôùi haøng nghìn taán. + Thi coâng khoâng gaây ra chaán ñoäng ñoái vôùi caùc coâng trình vaø moâi tröôøng ôû xung quanh khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm naøy cuûa coïc ñoùng. + Coù theå môû roäng ñöôøng kính vaø taêng chieàu daøi coïc ñeán ñoä saâu tuyø yù (ñöôøng kính phoå bieán hieän nay töø 60 - 250cm. Chieàu saâu ñeán 100m). Khi ñieàu kieän ñòa chaát vaø thieát bò thi coâng cho pheùp, coù theå môû roäng muó coïc hoaëc môû roäng thaân coïc ñeå laøm taêng söùc chòu taûi cuûa coïc. + Löôïng theùp boá trí trong coïc thöôøng ít hôn so vôùi caùc loaïi coïc laép gheùp (vôùi coïc ñaøi thaáp ). - Nhöõng khuyeát ñieåm cuûa coïc khoan nhoài : + Vieäc kieåm tra chaát löôïng coïc khoan nhoài raát phöùc taïp, gaây ra toán keùm trong thi coâng. 48
49. + Ma saùt thaønh coïc vôùi ñaát giaûm ñi ñaùng keå so vôùi coïc ñoùng vaø coïc eùp do quaù trình khoan taïo loã. + Vieäc söû lyù caùc khuyeát taät cuûa coïc khoan nhoài raát phöùc taïp (trong moät soá tröôøng hôïp phaûi boû ñi ñeå laøm coïc môùi). + Coâng ngheä thi coâng ñoøi hoûi kyõ thuaät cao ñeå traùnh caùc hieän töôïng phaân taàng khi thi coâng beâ toâng döôùi nöôùc coù aùp, coïc ñi qua caùc lôùp ñaát yeáu coù chieàu daày lôùn. + Giaù thaønh cao hôn so vôùi caùc phöông aùn coïc ñoùng vaø coïc eùp khi xaây döïng caùc coâng trình thaáp taàng (theo thoáng keâ : khi coâng trình döôùi 12 taàng giaù thaønh phöông aùn coïc khoan nhoài coù theå cao hôn 2 - 2,5 laàn so vôùi phöông aùn khaùc – nhöng khi xaây döïng nhaø cao taàng hay caùc caàu lôùn, thì phöông aùn coïc khoan nhoài laïi hôïp lyù hôn). 4.1.2 Thieát keá moùng coïc khoan nhoài. Trình töï thieát keá moùng coïc khoan nhoài goàm caùc böôùc sau : - Xaùc ñònh taûi troïng xuoáng moùng. - Choïn ñoä saâu choân moùng (coïc ñaøi thaáp). - Löïa choïn coïc : Ñöôøng kính, chieàu daøi coïc. - Tính toaùn söùc chòu taûi cuûa coïc. - Xaùc ñònh soá löôïng coïc, boá trí coïc. - Kieåm tra aùp löïc treân ñaát neàn veà ñieàu kieän bieán daïng (tính luùn). - Tính toaùn ñaøi coïc. - Kieåm tra khaû naêng chòu taûi ngang. 4.1.2.1 Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng xuoáng moùng. Caên cöù vaøo keát quaû tính toaùn phaàn keát caáu beân treân, xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng xuoáng moùng. Caàn phaûi löu yù ñieåm ñaët cuûa caùc thaønh phaàn taûi troïng naøy ñeå xaùc ñònh toång moment khi kieåm tra ñieàu kieän aùp löïc taïi ñaùy moùng (ñaây chính laø vò trí khi xaùc ñònh chieàu daøi tính toaùn cuûa taàng döôùi cuøng khi giaûi khung). 4.1.2.2 Löïa choïn chieàu saâu choân moùng. Ñeå löïa choïn ñoä saâu ñaët ñaùy ñaøi laøm keát hôïp caùc yeáu toá : Quy moâ coâng trình, ñoä lôùn cuûa taûi troïng; ñaëc ñieåm veà ñòa chaát coâng trình, ñòa chaát thuyû vaên; ñaëc ñieåm cuûa caùc coâng trình haï taàng vaø neàn moùng caùc coâng trình laân caän. Ñeå thoaû maõn ñieàu kieän tính toaùn theo moùng coïc ñaøi thaáp, caàn kieåm tra ñieàu kieän : 49
50. h hmin x 0,7. h tg(450 ) 2H Trong ñoù : min 2 γB m : Goùc ma saùt trong cuûa lôùp ñaát ñaët ñaùy ñaøi. H : Toång löïc ngang taùc duïng neân moùng.  : Dung troïng trung bình cuûa ñaát töø ñaùy ñaøi trôû leân. Bm : Chieàu roäng cuûa ñaøi coïc (giaû thieát sau ñoù kieåm tra laïi). 4.1.2.3 Choïn ñöôøng kính coïc, chieàu daøi coïc. Caàn xem xeùt kyõ maët caét ñòa chaát, ñòa taàng, vò trí xaây döïng coâng trình töông öùng vôùi maët caét ñòa chaát ñeå choïn vò trí ñaët muõi coïc; töø ñoä saâu ñaët ñaùy ñaøi ñaõ choïn, ta coù ñöôïc chieàu daøi coïc. Löïa choïn ñöôøng kính coïc caàn töông öùng vôùi chieàu daøi coïc. 4.1.2.4 Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc khoan nhoài. a. Söùc chòu taûi theo vaät lieäu laøm coïc : Pv = (m1.m2.Rb.F + Ra.Fa) Trong ñoù : : Heä soá uoán doïc cuûa coïc. Khi coïc ñaøi thaáp xuyeân qua caùc lôùp than buøn, ñaát seùt yeáu, buøn, coïc ñaøi cao -> ñöôïc tra baûng, phuï thuoäc ltt/b vaø ltt/ d Khi coïc ñaøi thaáp, xuyeân qua caùc lôùp khaùc vôùi caùc lôùp treân thì = 1. Baûng tra heä soá uoán doïc 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 : Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa beâtoâng khi neùn maãu hình truï. Fb : Dieän tích tieát dieän ngang cuûa beâtoâng. Ra : Cöôøng ñoä chòu neùn tính toaùn cuûa coát theùp. Fa : Dieän tích thieát dieän ngang cuûa coát doïc m1 : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, khi coïc nhoài qua oáng chuyeån dòch thaúng ñöùng m1 = 0,85. m2 : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc keå ñeán aûnh höôûng cuûa phöông phaùp thi coâng coïc : Thi coâng trong ñaát seùt, khoâng caàn choáng vaùch, möïc nöôùc ngaàm thaáp hôn muõi khoan : m2 = 1,0. 50
51. Thi coâng trong caùc loaïi ñaát caàn phaûi duøng oáng choáng vaùch – möïc nöôùc ngaàm khoâng xuaát hieän trong hoá khoan - m2 = 0,9. Thi coâng trong ñaát caàn choáng vaùch vaø ñoå beâtoâng döôùi huyeàn phuø seùt - m2 = 0,7. * Löu yù : Coù theå söû duïng coâng thöùc sau : Pv = Ru.Fb +Ran.Fa Trong ñoù : Ru : Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa beâtoâng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Ñoái vôùi coïc ñoå beâ toâng döôùi nöôùc hoaëc huyeàn phuø seùt thì : R u = R/4,5 nhöng khoâng lôùn hôn 60 kg/cm2. Ñoái vôùi coïc ñoå beâ toâng trong hoá khoan khoâ thì : Ru = R/4,0 nhöng khoâng lôùn hôn 70 kg/cm2. R : Maùc thieát keá cuûa beâ toâng coïc. Ran : Cöôøng ñoä chòu neùn tính toaùn cuûa coát theùp : Khi theùp  28mm thì Ran = Rc/1,5 nhöng khoâng lôùn hôn 2.200 kg/cm2. Khi theùp  > 28mm thì Ran = Rc/1,5 nhöng khoâng lôùn hôn 2.000 kg/cm2. Rc : Giôùi haïn chaûy cuûa coát theùp. b. SCT theo chæ tieâu cô lyù (TN trong phoøng) : Theo Phuï luïc A (TCXD 205 : 1998) söùc chòu taûi tính toaùn cuûa coïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Q Q tc a k tc Trong ñoù : ktc : Heä soá tin caäy phuï thuoäc vaøo keát quaû thí nghieäm coïc hieän tröôøng, ñaøi thaáp hoaëc cao, coïc chòu neùn hoaëc nhoå Nhöng thöôøng ktc 1,25 (quy ñònh cuï theå theo tieâu chuaån). Qtc = m(mR.RF+u mfi.fsi.li) Trong ñoù : m : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc trong ñaát, laáy =1 mR ,mf : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñaát ôû maët phaúng muõi coïc vaø thaân coïc, mf tra baûng : mR = 1, khi coïc khoâng môû roäng ñaùy. mR = 0,9, khi coïc môû roäng ñaùy baèng phöông phaùp ñoå beâ toâng döôùi nöôùc. mR = 1,3 Khi coïc môû roäng ñaùy baèng noå mìn. 51
52. R : Söùc khaùng tính toaùn cuûa ñaát döôùi muõi coïc – tra baûng. Baûng tra heä soá mf m khi haï trong ñaát Loaïi coïc vaø phöông phaùp thi coâng coïc f Caùt Caùt pha seùt pha seùt - Coïc nhoài khi ñoùng oáng roãng coù muõi 0,8 0,8 0,8 0,7 - Coïc nhoài rung eùp 0,9 0,9 0,9 0,9 - Coïc nhoài trong ñoù keå caû môû roäng ñaùy ñoå beâ toâng : a. Khi khoâng coù nöôùc trong hoá khoan 0,7 0,7 0,7 0,6 b. Döôùi nöôùc hoaëc dung dòch seùt 0,6 0,6 0,6 0,6 u : Chi vi ngoaøi cuûa dieän tích ngang coïc. fsi : Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa ma saùt thaønh lôùp ñaát thöù i vôùi beà maët xung quanh coïc (tra baûng). li : Chieàu daøy lôùp ñaát thöù i coïc ñi qua. * Söùc chòu taûi cuûa coïc nhoài chòu nhoå theo ñaát neàn : Pnh = m.n  mfi.fi.li Trong ñoù : m : heä soá ñieàu kieän laøm vieäc : - Khi coïc caém vaøo ñaát < 4m – m = 0,6; - Khi coïc caém vaøo ñaát 4m – m = 0,8. Caùc heä soá khaùc nhö treân. c. Söùc chòu taûi cuûa coïc theo keát quaû xuyeân tónh : Theo TCXD 205 : 1998 (Phuï luïc C) : P P P muõi xq x 2 - 3 3 Trong ñoù : Pmuõi = qp.F Pxq = U  qsi.hi ÔÛ ñaây : qp : söùc caûn phaù hoaïi cuûa ñaát ôû thaân coïc : qp = k.qc qc : söùc khaùng trung bình cuûa muõi xuyeân trong phaïm vi 3d ôû phía treân vaø 3d ôû phía döôùi muõi coïc. k : heä soá phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát vaø phöông phaùp thi coâng coïc. qsi : thaønh phaàn ma saùt thaønh cuûa thieát bò xuyeân khi ñi qua lôùp ñaát thöù i : 52
53. q q ci si α i i : Heä soá tra baûng phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát Baûng tra heä soá k vaø  vôùi coïc khoan nhoài qc Heä soá  Loaïi ñaát (KPa) K Coïc khoan Coïc khoan thanh beâ toâng oáng troøn Ñaát loaïi seùt chaûy, buøn 0 – 2000 0,40 30 30 Ñaát loaïi seùt cöùng, vöøa 2.000 – 5.000 0,35 40 80 Ñaát loaïi seùt cöùng vaø raát cöùng 75.000 0,45 60 120 Buïi hoaëc caùt chaûy 0 – 2.500 0,40 120 150 Caùt chaët trung bình 2.500 – 10.000 0,40 180 250 Caùt chaët ñeán raát chaët 710.000 0,30 150 200 Ñaù phaán meàm 75.000 0,20 100 120 Ñaù phaán phong hoùa maûnh 75.000 0,20 60 80 vuïn d. Söùc chòu taûi theo keát quaû xuyeân tieâu chuaån. - Söùc chòu taûi theo keát quaû xuyeân tieâu chuaån ñöôïc tính theo coâng thöùc : P = mNF + n N .Fs Trong ñoù : m = 120 vôùi coïc khoan nhoài; m = 400 vôùi coïc ñoùng. n = 1 vôùi coïc khoan nhoài; n = 2 vôùi coïc ñoùng. N : soá SPT cuûa ñaát ôû chaân coïc. : soá SPT trung bình cuûa ñaát trong phaïm vi chieàu daøi coïc. F : dieän tích tieát dieän ngang chaân coïc. FS : dieän tích maët xung quanh coïc. - Söùc chòu taûi tính toaùn cuûa coïc : P' P k tc ktc : heä soá an toaøn; k = 2,5 – 3,0 Töø caùc giaù trò : - PV : söùc chòu taûi theo vaät lieäu; - P : söùc chòu taûi theo thí nghieäm trong phoøng; - Px : söùc chòu taûi theo xuyeân tónh; ’ - P : söùc chòu taûi theo xuyeân tieâu chuaån. Choïn ra giaù trò Pmin ñeå thieát keá Caàn löu yù raèng : Theo kinh nghieäm, khi choïn chieàu daøi coïc, maùc beâ toâng vaø loaïi coát theùp sao cho söùc chòu taûi tính toaùn theo vaät lieäu ñuùng vôùi söùc chòu taûi theo caùc keát quaû thí nghieäm laø toát nhaát. 53
54. 4.1.2.5 Xaùc ñònh soá löôïng coïc, boá trí coïc. a. Khoaûng caùch caùc coïc treân maët baèng : Khoaûng caùch giöõa caùc coïc phuï thuoäc vaøo phöông phaùp thi coâng vaø khaû naêng chòu taûi cuûa nhoùm coïc : - Ñoái vôùi coïc ma saùt : L 3d; - Ñoái vôùi coïc choáng : L 2d; - Ñoái vôùi coïc môû roäng ñaùy : L 1,5D khi D 2m). (D laø ñöôøng kính coïc môû roäng). b. Xaùc ñònh soá löôïng coïc : - AÙp löïc tính toaùn ñaàu coïc taùc duïng treân treân ñaùy ñaøi khi khoaûng caùch caùc coïc laø 3d : P ptt tk 3d 2 Ptk : söùc chòu taûi thieát keá cuûa coïc. - Dieän tích sô boä ñaùy ñaøi : N tt F 0 ñ tt p nγ h tb tt N 0 : taûi troïng tính toaùn do taûi troïng ngoaøi; n : heä soá vöôït taûi = 1,1; h : ñoä saâu ñaët ñaùy ñaøi; 3 tb : troïng löôïng trung bình ñaøi vaø ñaát treân ñaøi = 2T/m . - Xaùc ñònh troïng löôïng ñaøi vaø ñaát treân ñaøi : Nñ = Fñ x tb x n - Soá löôïng coïc sô boä : tt tt N N n β 0 ñ P tk  : heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moment = 1,2 – 1,5 - Boá trí coïc treân maët baèng. - Xaùc ñònh troïng löôïng tính toaùn cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi theo kích thöôùc thöïc teá ñaõ boá trí coïc. - Kieåm tra ñieàu kieän aùp löïc treân ñaàu coïc : tt tt M .x P tt N max max,min n 2  x i Trong ñoù : 54
55. tt tt tt N No Nñ tt tt tt M Mo Qo h Ñieàu kieän : tt Pmax Ptk : coïc ñuû söùc chòu taûi; tt Pmin 0 : coïc khoâng bò nhoå. 4.1.2.6 Kieåm tra ñieàu kieän aùp löïc taïi maët phaúng muõi coïc. Ñieàu kieän : tt  max 1,2R M tt  tb R M tt Trong ñoù : Ptc N 1 6e max,min L B L M M M LM, BM : kích thöôùc cuûa ñaùy moùng khoái quy öôùc taïi maët phaúng muõi coïc. tc e M N tc RM : cöôøng ñoä tieâu chuaån cuûa ñaát neàn taïi ñaùy moùng khoái quy öôùc. 4.1.2.7 Tính toaùn kieåm tra ñoä luùn cuûa moùng coïc. - Tính toaùn ñoä luùn theo phöông phaùp toång ñoä luùn caùc lôùp phaân toá cuûa vuøng chòu luùn tính töø muõi coïc trôû xuoáng. - Ñieàu kieän : S < [S] 4.1.2.8 Tính toaùn vaø caáu taïo ñaøi coïc. - Choïn chieàu cao ñaøi coïc vaø veõ thaùp choïc thuûng. - Xaùc ñònh moment vaø coát theùp cho ñaøi coïc theo hai phöông taïi caùc maët caét (vò trí ngaøm) ôû meùp coät. 4.1.2.9 Kieåm tra khaû naêng chòu taûi ngang. Noäi dung cuûa vieäc kieåm tra nhaèm muïc ñích tính toaùn veà ñieàu kieän chòu uoán cuûa coïc. Khi coù thaønh phaàn löïc ngang taùc duïng leân ñaàu coïc. Töø ñoù tính toaùn vaø boá trí coát theùp cho coïc. Vieäc tính toaùn bao goàm caùc böôùc : - Xaùc ñònh chuyeån vò ngang cuûa ñaàu coïc - Töø caùc giaù trò chuyeån vò, tính toaùn vaø veõ baûn ñoà moment, löïc caét cuûa coïc theo ñoä saâu Z. - Tính toaùn coát theùp doïc theo ñieàu kieän chòu vôùi coát ñai theo löïc caét lôùn nhaát taïi ñaàu coïc. 55
56. Tuy nhieân, ñeå ñôn giaûn chieàu daøi coát theùp trong thaân coïc coù theå tính toaùn vaø xaùc ñònh gaàn ñuùng baèng trò soá 4/ , trong ñoù ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau ñaây : mb α tt EJ Trong ñoù coù heä soá m vaø btt tra theo baûng döôùi ñaây. Tröôøng hôïp chieàu daøi coïc nhoû hôn giaù trò 4/ thì boá trí theùp doïc suoát chieàu daøi coïc Heä soá m (KPa/m2) Teân vaø traïng thaùi ñaát Chu vi ngang cuûa coïc ñôn treân maët ñaát 1 0,9 (ñ + 1) b+1 1 0,9 (1,5ñ + 0,5) 1,5b + 0,5 4.1.2.10 Yeâu caàu caáu taïo trong thieát keá coïc khoan nhoài. a. Beâtoâng : Beâ toâng ñoå coïc khoan nhoài laø beâ toâng thöôøng, nhöng phaûi coù ñoä suït lôùn ñeå ñaûm baûo tính lieân tuïc cuûa coïc vaø traùnh bò phaân taàng (thöôøng choïn ñoä suït töø 12 – 16cm). Maùc beâ toâng thöôøng lôùn hôn 200. b. Coát theùp : - Coát theùp doïc cuûa coïc ñöôïc xaùc ñònh theo tính toaùn (coïc ñaøi cao), nhöng phaûi thoûa maõn ñieàu kieän caáu taïo : + Khi chòu keùo : Theùp boá trí suoát treân chieàu daøi coïc, coát doïc noái phaûi duøng phöông phaùp haøn. Khi löïc nhoå nhoû theùp doïc phaûi boá trí ñeán ñoä saâu caàn thieát ñeå löïc keùo ñöôïc trieät tieâu hoaøn toaøn do löïc ma saùt. 56
57. + Khi chòu neùn doïc truïc, haøm löôïng theùp toái thieåu  0,2 – 0,4%, ñöôøng kính theùp 10mm vaø boá trí ñeàu treân chu vi coïc. Ñoái vôùi coïc chòu taûi troïng ngang, haøm löôïng theùp  0,4 – 0,65%. - Coát ñai 6 10 vaø khoaûng caùch a = 20 – 30cm, coù theå duøng ñai xoaén oác hoaëc ñai voøng ñôn, haøn vôùi theùp doïc. Khi chieàu daøi loàng theùp > 4m ñeå taêng cöôøng ñoä cöùng boá trí theâm theùp ñai 12 caùch khoaûng 2m, caùc coát ñai naøy ñöôïc gaén caùc cuïc keâ, taïo lôùp beâ toâng baûo veä cho coát theùp. Trong quaù trình thi coâng, coù theå boá trí coát theùp taêng cöôøng ñeå caåu laép vaø taêng ñoä cöùng cuûa loàng coát theùp. - Chieàu daøy lôùp beâ toâng baûo veä thöôøng > 5cm. - Boá trí caùc oáng ñeå kieåm tra baèng sieâu aâm coïc. 4.1.3 Thi coâng moùng coïc khoan nhoài. a. Khoan t¹o lç. - Thieát bò khoan : coù theå söû duïng caùc thieát bò sau : TËn dông c¸c bÖ m¸y vµ c¬ cÊu quay cña cña c¸c m¸y khoan ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ ®Þa chÊt thuû v¨n mµ n•íc ta ®· nhËp tõ tr•íc n¨m 1990. Khi sö dông nh÷ng m¸y nµy cÇn cã nh÷ng bé phËn chuyªn dïng cho c«ng t¸c khoan cña cäc khoan nhåi nh• mòi khoan vµ gÇu khoan cã ®•êng kÝnh lín. Sö dung c¸c thiÕt bÞ, m¸y chuyªn dïng : Lo¹i nµy ®•îc thiÕt kÕ chuyªn dïng cho c«ng nghÖ khoan cäc nhåi. Kh«ng ph¶i chÕ t¹o thªm c¸c phô tïng phôc vô mµ sö dông ngay, trùc tiÕp. - §Çu khoan, th•êng sö dông 3 lo¹i sau : Mòi khoan g¾n kim lo¹i r¾n hoÆc b¸nh xe quay : Nh÷ng lo¹i nµy th•êng dïng khi khoan qua líp ®¸ cøng hoÆc qu¸ tr×nh khoan gÆp ph¶i líp nhiÒu cuéi sái trÇm tÝch löng l¬ (trÇm tÝch ®¸y ao hå) thµnh d¹ng thÊu kÝnh ch•a ®Õn ®é s©u ®Æt mãng theo thiÕt kÕ. Lo¹i mòi khoan nµy dïng kh¸ phæ biÕn trong kh©u khoan b¾n m×n ph¸ ®¸ trong c¸c má khai th¸c ®¸. Mòi khoan c¸nh xo¾n : Th•êng dïng lo¹i mòi khoan nµy ®Ó khoan ®Êt sÐt, khoan ®Êt líp trªn cã nhiÒu rÔ c©y nhá, g¹ch vì, m¶nh sµnh, cá r¸c. Khi gÆp líp c¸t lÉn cuéi kh¸ chÆt, máng, cã thÓ dïng lo¹i mòi khoan nµy ®Ó ®µo xuyªn hoÆc xíi t¬i cho gµu vÐt tiÕp. 57
58. Gµu khoan thïng : Gµu kiÓu thïng cã n¾p kiªm l•ìi c¾t ®Êt ë ®¸y. N¾p g¾n víi th©n thïng b»ng b¶n lÒ. ë n¾p ®¸y cã hai hoÆc ba r·nh c¾t ®Êt (miÖng c¾t) bè trÝ h•íng t©m n¾p. Cã g¾n r¨ng ®µo ë cöa c¾t ®Êt nµy. Lo¹i gµu nµy thÝch hîp víi ®Êt thÞt, ®Êt sÐt d¹ng bïn, c¸t h¹t nhá, h¹t trung hoÆc c¸t cã hµm l•îng sái kh«ng qu¸ nhiÒu trong m«i tr•êng sòng n•íc. 58
59. - èng chèng v¸ch : èng v¸ch cã ®•êng kÝnh lín h¬n ®•êng kÝnh cäc lµ 100 mm. ChiÒu dµi cña èng v¸ch tõ 3 mÐt ®Õn c¶ chiÒu s©u cäc nÕu cÇn. Th•êng lµm èng v¸ch dµi 4~8 mÐt . ChiÒu dµy tÊm thÐp ®Ó cuén thµnh èng v¸ch tõ 10 ~ 20 mm. NhiÖm vô cña èng v¸ch lµ chèng gi÷ cho v¸ch khoan ë líp trªn ngay tõ mÆt ®Êt xuèng kh«ng bÞ xËp, sôt vµ gi÷ cho ®Êt chung quanh ë líp trªn cña hè khoan kh«ng chui vµo hè khoan lµm ¶nh h•ëng xÊu ®Õn c«ng tr×nh hiÖn cã ë chung quanh n¬i ®ang thi c«ng. Th•êng èng v¸ch nµy rót lªn ngay sau khi ®æ bª t«ng võa xong ®Ó sö dông cho nhiÒu hè. Rót lªn ngay sau khi ®æ bª t«ng lµm cho bª t«ng ë vïng cã v¸ch t¹o nªn ¸p lùc nÐn trùc tiÕp vµo thµnh ®Êt vµ t¹o ra mÆt kh«ng ph¼ng, lµm t¨ng ma s¸t bªn cña cäc lªn, t¨ng ®é an toµn cho cäc. Khi cäc n»m qu¸ s¸t 59
60. c«ng tr×nh liÒn kÒ th× nªn gi÷ v¸ch l¹i mµ kh«ng rót lªn víi môc ®Ých kh«ng lµm rung ®éng c«ng tr×nh liÒn kÒ. Cã thÓ lµm v¸ch b»ng vá bª t«ng cèt thÐp ræi ®Ó l¹i lu«n cïng víi cäc. Sö dông v¸ch b»ng bª t«ng cèt thÐp rÊt yªn t©m trong kh©u chèng sËp v¸ch. - ViÖc sö dông dung dÞch bïn khoan bentonite : Bentonite lµ lo¹i ®Êt sÐt cã kÝch th•íc h¹t nhá h¬n so víi h¹t ®Êt sÐt kaolinite. Nªn dïng ®Êt sÐt bentonite ®Ó chÕ t¹o bïn khoan. Khi hiÕm ®Êt sÐt bentonite cã thÓ dïng mét phÇn ®Êt sÐt ®Þa ph•¬ng (kaolinite) nh•ng ®Êt nµy ph¶i cã chØ sè dÎo kh«ng nhá h¬n 0,2 vµ chøa h¹t cã kÝch th•íc lín h¬n 0,05 kh«ng qu¸ 10% vµ c¸c h¹t nhá h¬n 0,005 kh«ng Ýt h¬n 30%. Dung dÞch sÐt cã thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cña hè ®µo trong thêi gian x©y dùng vµ lÊp ®Çy hè. Dung dÞch sÐt bentonite cã hai t¸c dông chÝnh : + Lµm cho thµnh hè ®µo kh«ng bÞ sËp nhê dung dÞch chui vµo c¸c khe c¸t, khe nøt quyÖn víi c¸t dÔ sôp lë ®Ó gi÷ cho c¸t vµ c¸c vËt thÓ vôn kh«ng bÞ r¬i vµ t¹o thµnh mét mµng ®µn håi bäc quanh thµnh v¸ch hè gi÷ cho n•íc kh«ng thÈm thÊu vµo v¸ch. + T¹o m«i tr•êng nÆng n©ng nh÷ng ®Êt ®¸, vôn khoan, c¸t vôn næi lªn mÆt trªn ®Ó trµo hoÆc hót khái lç khoan. 60
61. - Thæi röa hè khoan khi ®· ®¹t chiÒu s©u : Khi khoan ®¹t ®é s©u, ng•ng cho c¸t l¾ng ®äng trong thêi gian 30 phót, lÊy gµu vÐt cho hÕt líp c¸t l¾ng ®äng råi b¾t ®Çu thæi röa cho s¹ch nh÷ng mïn khoan vµ c¸t lÉn trong dung dÞch. NÕu dung träng cña bïn v•ît qu¸ nh÷ng chØ sè ®Æc tr•ng ®· nªu, khi ®æ bª t«ng, bª t«ng kh«ng ®ïn hÕt ®•îc bïn khái lç khoan ®Ó chiÕm chç cña nã, g©y ra nh÷ng tói bïn trong bª t«ng. NÕu kh«ng vÐt s¹ch c¸t l¾ng ®äng d•íi ®¸y hè khoan sÏ t¹o ra mét líp bïn ®Öm gi÷a cäc vµ nÒn ®¸y cäc, khi chÞu t¶I cäc sÏ bÞ lón qu¸ møc cho phÐp. b. §Æt lång cèt thÐp. Cèt thÐp trong cäc khoan nhåi s©u Ýt ý nghÜa chÞu t¶i mµ chØ cã tÝnh chÊt cÊu t¹o. Tuú ng•êi thiÕt kÕ qui ®Þnh nh•ng th•êng thÐp Ýt khi ®Æt ®Õn ®¸y cäc. Thanh thÐp hiÖn nay b¸n trªn thÞ tr•êng dµi 11,7 mÐt nªn cäc khoan nhåi hay chän chiÒu s©u cã béi sè cña 11,7 mÐt. Mãng cäc nhåi cña c¸c trô cÇu hay lµm cã chiÒu s©u tíi ®¸y. Cèt thÐp khuyÕch ®¹i thµnh c¸c lång tõng ®o¹n 11,7 mÐt. Sau khi ®•îc phÐp th¶ thÐp sÏ mãc vµo cÇn trôc th¶ xuèng hè. Th¶ xong mét khoanh, nÕu nèi th× ng¸ng gç qua ®Çu trªn cña lång ®Ó nèi víi ®o¹n trªn. Khi nèi ch¾c sÏ th¸o rót thanh gç ®Ó h¹ tiÕp cho ®Õn khi ®ñ ®é s©u. Trªn cïng, cã 3 thanh thÐp t¹o mãc vµo miÖng èng v¸ch ®Ó gi÷ lång thÐp. 61
62. c. §æ bª t«ng. - Bª t«ng ®•îc ®æ khi ®· kiÓm tra ®é s¹ch cña hè khoan vµ viÖc ®Æt cèt thÐp. Th•êng l¾p l¹i èng trÐmie dïng khi thæi röa lóc tr•íc ®Ó dïng lµm èng dÉn bª t«ng. - C¸c yªu cÇu ®æ bª t«ng : èng dÉn bª t«ng ®•îc nót b»ng bao t¶i hoÆc tói nylon chøa v÷a xim¨ng c¸t 1:2 hay bät xèp d¹ng h¹t ®Ó tr¸nh nh÷ng tói khÝ trong lóc ®æ bª t«ng ban ®Çu. Nót nµy sÏ bÞ bª t«ng ®Èy ra khi ®æ. MiÖng d•íi cña èng dÉn bª t«ng lu«n ngËp trong bª t«ng tèi thiÓu lµ 1 mÐt nh÷ng kh«ng nªn s©u qu¸ 3 mÐt. 64
63. Khi ®æ bª t«ng, bª t«ng ®•îc ®•a xuèng s©u trong lßng khèi bª t«ng, qua miÖng èng sÏ trµn ra chung quanh, n©ng phÇn bª t«ng ®· xuèng lóc ®Çulªn cao dÇn, bª t«ng ®•îc n©ng tõ ®¸y lªn trªn. Nh• thÕ, chØ cã mét líp bª t«ng trªn mÆt cña bª t«ng tiÕp xóc víi n•íc bentonite cßn bªt«ng trong lßng chÊt l•îng vÉn rÊt tèt. Bª t«ng ph¶i ®æ liªn tôc cho ®Õn ®ñ ®é cao. Khi rãt mÎ cuèi cïng, lóc n©ng rót v¸ch ®•îc 1,5 mÐt nªn ®æ thªm bª t«ng ®Ó bï vµo chç bª t«ng ch¶y lan vµo nh÷ng hèc quanh hè ®•îc t¹o nªn, nÕu cã khi khoan s©u. 65
64. 4.1.4 Kieåm tra chaát löôïng coïc khoan nhoài. KiÓm tra chÊt l•îng cäc khoan nhåi Trong qu¸ tr×nh thi Khi ®· lµm xong c«ng cäc C¸c qu¸ tr×nh: KiÓm tra chÊt l•îng nÒn: * C¸c ph•¬ng ph¸p tÜnh * ChuÈn bÞ * Thö cäc kiÓu ph©n tÝch * Khoan t¹o lç ®éng lùc (PDA) * Hoµn thµnh khoan * Cèt thÐp KiÓm tra chÊt l•îng cäc: * §æ bª t«ng * Khoan lÊy mÉu * Ph¸ ®Çu cäc * ThÝ nghiÖm cäc toµn vÑn * §µi cäc (PIT) hoÆc ©m déi (PET) * ThÝ nghiÖm siªu ©m, v« tuyÕn, phãng x¹, hiÖu øng ®iÖn - thuû lùc, ®o sãng øng suÊt. 67
65. ChÊt l•îng cäc khoan nhåi lµ kh©u hÕt søc quan träng v× chi phÝ cho viÖc chÕ t¹o mét cäc rÊt lín còng nh• cäc ph¶i chÞu t¶i lín. ChØ cÇn s¬ xuÊt nhá trong bÊt kú mét kh©u nµo cña qu¸ tr×nh kh¶o s¸t ®Þa chÊt, kh©u thiÕt kÕ nÒn mãng hay kh©u thi c«ng còng ®ñ lµm ¶nh h•ëng ®Õn chÊt l•îng c«ng tr×nh. ViÖc kiÓm tra chÊt l•îng c«ng tr×nh cäc khoan nhåi ®•îc kh¸i qu¸t trong s¬ ®å: a. KiÓm tra tr•íc khi thi c«ng: - CÇn lËp ph•¬ng ¸n thi c«ng tû mû, trong ®ã Ên ®Þnh chØ tiªu kü thuËt ph¶i ®¹t vµ c¸c b•íc cÇn kiÓm tra còng nh• sù chuÈn bÞ c«ng cô kiÓm tra. Nh÷ng c«ng cô kiÓm tra ®· ®•îc c¬ quan kiÓm ®Þnh ®· kiÓm vµ ®ang cßn thêi h¹n sö dông. NhÊt thiÕt ph¶i ®Ó th•êng trùc nh÷ng dông cô kiÓm tra chÊt l•îng nµy kÒ víi n¬i thi c«ng vµ lu«n lu«n trong t×nh tr¹ng s·n sµng phôc vô. Ph•¬ng ¸n thi c«ng nµy ph¶i ®•îc t• vÊn gi¸m s¸t chÊt l•îng tho¶ thuËn vµ ®¹i diÖn KiÕn tróc s•/Kü s• lµ chñ nhiÖm dù ¸n ®ång ý. - CÇn cã tµi liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh do bªn khoan th¨m dß ®· cung cÊp cho thiÕt kÕ ®Ó ngay t¹i n¬i thi c«ng sÏ dïng ®èi chiÕu víi thùc tÕ khoan. - KiÓm tra t×nh tr¹ng vËn hµnh cña m¸y thi c«ng, d©y c¸p, d©y cÈu, bé phËn truyÒn lùc, thiÕt bÞ h·m, c¸c phô tïng m¸y khoan nh• b¾p chuét, gµu, r¨ng gµu, c¸c m¸y phô trî phôc vô kh©u bïn khoan, kh©u läc c¸t nh• m¸y b¬m khuÊy bïn, m¸y t¸ch c¸t, sµng c¸t. - KiÓm tra l•íi ®Þnh vÞ c«ng tr×nh vµ tõng cäc. KiÓm tra c¸c mèc khèng chÕ n»m trong vµ ngoµi c«ng tr×nh, kÓ c¶ c¸c mèc khèng chÕ n»m ngoµi c«ng tr•êng. Nh÷ng m¸y ®o ®¹c ph¶i ®•îc kiÓm ®Þnh vµ thêi h¹n ®•îc sö dông ®ang cßn hiÖu lùc. Ng•êi tiÕn hµnh c¸c c«ng t¸c vÒ x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr•ng h×nh häc cña c«ng tr×nh ph¶i lµ ng•êi ®•¬c phÐp hµnh nghÒ vµ cã chøng chØ. b. KiÓm tra trong khi thi c«ng : Qu¸ tr×nh thi c«ng cÇn kiÓm tra chÆt chÏ tõng c«ng ®o¹n ®· yªu cÇu kiÓm tra : - KiÓm tra chÊt l•îng kÝch th•íc h×nh häc. Nh÷ng sè liÖu cÇn ®•îc kh¼ng ®Þnh: vÞ trÝ tõng cäc theo hai trôc vu«ng gãc do b¶n vÏ thi c«ng x¸c ®Þnh. ViÖc kiÓm tra dùa vµo hÖ thèng trôc gèc trong vµ ngoµi c«ng tr•êng. KiÓm tra c¸c cao tr×nh : mÆt ®Êt thiªn nhiªn quanh cäc, cao tr×nh mÆt trªn èng v¸ch. §é th¼ng ®øng cña èng v¸ch hoÆc ®é nghiªng cÇn thiÕt nÕu ®•îc thiÕt kÕ còng cÇn kiÓm tra. - KiÓm tra c¸c ®Æc tr•ng cña ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ thuû v¨n. Cø khoan ®•îc 2 mÐt cÇn kiÓm tra lo¹i ®Êt ë vÞ trÝ thùc ®Þa cã ®óng khíp víi b¸o c¸o ®Þa chÊt cña bªn kh¶o s¸t ®· lËp tr•íc ®©y kh«ng. CÇn ghi chÐp theo thùc tÕ vµ nhËn xÐt nh÷ng ®iÒu kh¸c nhau, cã nh÷ng ®iÒu chØnh nÕu cÇn thiÕt. - KiÓm tra dung dÞch khoan tr•íc khi cÊp dung dÞch vµo hè khoan, khi khoan ®ñ ®é s©u vµ khi xôc röa lµm s¹ch hè khoan xong. 68
66. - KiÓm tra cèt thÐp tr•íc khi th¶ xuèng hè khoan. C¸c chØ tiªu ph¶i kiÓm tra lµ ®•êng kÝnh thanh, ®é dµi thanh chñ, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh, ®é s¹ch dÇu mì. - KiÓm tra ®¸y hè khoan: ChiÒu s©u hè khoan ®•îc ®o hai lÇn, ngay sau khi võa ®¹t ®é s©u thiÕt kÕ vµ sau khi ®Ó l¾ng vµ vÐt l¹i. Sau khi th¶ cèt thÐp vµ th¶ èng trÐmie, tr•íc lóc ®æ bª t«ng nªn kiÓm tra ®Ó x¸c ®Þnh líp cÆn l¾ng. NÕu cÇn cã thÓ lÊy thÐp lªn, lÊy èng trÐmie lªn ®Ó vÐt tiÕp cho ®¹t ®é s¹ch ®¸y hè. §Ó ®¸y hè kh«ng s¹ch sÏ g©y ra ®é lón d• qu¸ møc cho phÐp. - KiÓm tra c¸c kh©u cña bª t«ng tr•íc khi ®æ vµo hè. C¸c chØ tiªu kiÓm tra lµ chÊt l•îng vËt liÖu thµnh phÇn cña bª t«ng bao gåm cèt liÖu, xi m¨ng, n•íc, chÊt phô gia, cÊp phèi. §Õn c«ng tr•êng tiÕp tôc kiÓm tra ®é sôt, ®óc mÉu ®Ó kiÓm tra sè hiÖu, s¬ bé ®¸nh gi¸ thêi gian s¬ ninh. - C¸c kh©u cÇn kiÓm tra kh¸c nh• nguån cÊp ®iÖn n¨ng khi thi c«ng, kiÓm tra sù liªn l¹c trong qu¸ tr×nh cung øng bª t«ng, kiÓm tra ®é th«ng cña m¸ng, m•¬ng ®ãn dung dÞch trµo tõ hè khi ®æ bª t«ng c. C¸c ph•¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l•îng cäc nhåi sau khi thi c«ng : Nh• ta ®· thÊy ë s¬ ®å c¸c ph•¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l•îng cäc nhåi, th•êng cã hai lo¹i b¨n kho¨n: chÊt l•îng cña nÒn vµ chÊt l•îng cña b¶n th©n cäc. Sau khi thi c«ng xong cäc nhåi, vÊn ®Ò kiÓm tra c¶ hai chØ tiªu nµy cã nhiÒu gi¶i ph¸p ®· ®•îc thùc hiÖn víi nh÷ng c«ng cô hiÖn ®¹i. Tuy chóng ta míi tiÕp cËn víi c«ng nghÖ cäc khoan nhåi ch•a l©u nh•ng vÒ kiÓm tra, chóng ta ®· ban hµnh ®•îc TCXD 196:1997 lµm c¬ së cho viÖc ®¸nh gi¸ cäc nhåi. Tiªu chuÈn nµy míi ®Ò cËp ®Õn ba lo¹i thö: nÐn tÜnh, ph•¬ng ph¸p biÕn d¹ng nhá PIT vµ ph•¬ng ph¸p siªu ©m. T×nh h×nh c¸c c«ng nghÖ kiÓm tra cäc nhåi trong n•íc vµ thÕ giíi hiÖn nay lµ v« cïng phong phó. Cã thÓ chia theo c¸c ph•¬ng ph¸p tÜnh vµ ®éng. L¹i cã thÓ chia theo môc ®Ých thÝ nghiÖm nh• kiÓm tra søc chÞu cña nÒn vµ chÊt l•îng cäc. Ngµy nay cã nhiÒu c«ng cô hiÖn ®¹i ®Ó x¸c ®Þnh nh÷ng chØ tiªu mµ khi tiÕn hµnh kiÓm tra kiÓu thñ c«ng thÊy lµ hÕt søc khã. C1. KiÓm tra b»ng ph•¬ng ph¸p tÜnh : Ph•¬ng ph¸p gia t¶i tÜnh : Ph•¬ng ph¸p nµy cho ®Õn hiÖn nay ®•îc coi lµ ph•¬ng ph¸p trùc quan, dÔ nhËn thøc vµ ®¸ng tin cËy nhÊt. Ph•¬ng ph¸p nµy dïng kh¸ phæ biÕn ë n•íc ta còng nh• trªn thÕ giíi. Theo yªu cÇu mµ cã thÓ thùc hiÖn theo kiÓu nÐn, kÐo däc trôc cäc hoÆc ®Èy theo ph•¬ng vu«ng gãc víi trôc cäc. ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh ®•îc thùc hiÖn nhiÒu nhÊt nªn chñ yÕu ®Ò cËp ë ®©y lµ nÐn tÜnh. Cã hai qui tr×nh nÐn tÜnh chñ yÕu ®•îc sö dông lµ qui tr×nh t¶i träng kh«ng ®æi (Maintained Load, ML) vµ qui tr×nh tèc ®é dÞch chuyÓn kh«ng ®æi (Constant Rate of Penetration, CRP). 69