Đồ án Địa chất công trình - Địa kỹ thuật

chuẩn. Dựa vào kết quả công tác khảo sát thu thập được, chúng tôi tiến hành đánh giá điều kiện ĐCCT khu vực khảo sát như sau 1.1 . Đặc điểm địa hình địa mạo: Dựa vào sơ đồ tài liệu thực tế khảo sát ĐCCT. Khu chung cư cao tầng Ngô Tất Tố được xây dựng tại quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Địa hình khu vực xây dựng đã được san lấp tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không đáng kể, dao động trong khoảng 0,4 ¸ 0,5m. Cao độ trung bình +3,8m. Cao độ lỗ khoan 0,0m. 1.2 . Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá : Viềc xử lí mẫu lấy từ 06 lỗ khoan của giai đoạn trước (những lớp có số mẫu £ 6 các chỉ tiêu được lấy theo giá trị trung bình, những lớp có số mẫu > 6 các chỉ tiêu cơ lý được tính toán theo phương pháp xác xuất thống kê).Theo kết quả khoan khảo sát ĐCCT ở giai đoạn nghiên cứu khả thi, thì địa tầng nền đất tại khu vực xây dựng bao gồm 6 lớp theo thứ tự trên xuống dưới. * Mô đun tổng biến dạng xác định theo công thức: E0 = β, (kG/cm2) E0 : Mô đun tổng biến dạng ( kG/cm2); β : hệ số có xét đến nở hông của đất, phụ thuộc vào từng loại đất; eo : hệ số rỗng của đất; a1-2: hệ số nén lún (cm2/kG); mK : hệ số qui đổi từ thí nghiệm trong phòng ra ngoài trời, phụ thuộc vào từng loại đất và được tính theo bảng sau: β 0.43 0.62 0.74 0.76 Tên đất Sét Sét pha Cát pha Cát Nếu Is ³ 0.75 thì lấy mk =1 Nếu Is £ 0.75 thì lấy theo bảng sau Loại đất mk ứng với eo 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 Cát pha 4.0 4.0 3.5 3.0 2.0 - - Sét pha 5.0 5.0 4.5 4.0 3.0 2.5 2.0 Sét - - 6.5 6.0 5.5 5.5 4.5 Sức chịu tải quy ước cho phép xác định theo công thức : Ro = m(A.b + B.h)γ +D.C, A, B, D : hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, tra bảng 2-2 nền móng; h : chiều sâu qui ước h = 1m; b : chiều rộng khối móng qui ước b = 1m; γ : khối lượng thể tích trung bình; c : lực dính kết của đất; m : hệ số điều kiện làm việc (m = 1). Tổng hợp tài liệu khảo sát, ta có thể chia đất nền thành 6 lớp như sau: Lớp 1: Lớp đất lấp: Lớp đất lấp (1), được hình thành trong quá trình san lấp tạo mặt bằng xây dựng. Phía trên là lớp sét pha, sét lẫn phế thải xây dựng, thành phần hỗn tạp trạng thái không đều, chiều dày lớp là 1,5m. Lớp này phân bố ngay trên mặt nó không có ý nghĩa về mặt xây dựng nên không tiến hành láy mẫu thí nghiệm. Lớp 2: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám nâu, xám đen, trạng thái chảy. Chiều dày trung bình của lớp : 14,5m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 2 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 81,7 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gc g/cm3 1,47 3 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 0,81 4 Khối lượng riêng gs g/cm3 2,61 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 2,22 6 Độ lỗ rỗng n % 69 7 Độ bão hoà G % 96 8 Giới hạn chảy Wl % 72,4 9 Giới hạn dẻo Wp % 38,6 10 Chỉ số dẻo Ip % 33,8 11 Độ sệt IS 1,28 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,065 13 Góc ma sát trong j độ 3 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,31 15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 0,22 16 Môđun tổng biến dạng Eo kG/cm2 4,2 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,43 mk = 1,0 thay số ta có: E0 = 4,2 (KG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 30 00’ A = 0,045 ; B = 1,185 ; D = 3,42; Thay số ta có: R0 = 0,22(kG/cm2). Lớp 3: Sét pha màu nâu xám, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày trung bình của lớp : 14,0m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 3 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 22,5 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gc g/cm3 1,93 3 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1,58 4 Khối lượng riêng gs g/cm3 2,72 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,722 6 Độ lỗ rỗng n % 41,9 7 Độ bão hoà G % 84,8 8 Giới hạn chảy Wl % 27,8 9 Giới hạn dẻo Wp % 16,9 10 Chỉ số dẻo Ip % 10,9 11 Độ sệt IS 0,51 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,200 13 Góc ma sát trong j độ 18 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,024 15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 1,7 16 Mô đun tổng biến dạng Eo kG/cm2 184,6 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,62 mk = 4,15 thay số ta có: E0 = 184,6 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 180 00’ A = 0,43 ; B = 2,73 ; D = 5,31; Thay số ta có: R0 = 1,7(kG/cm2). Lớp 4: Sét màu xám vàng, xám nâu, trạng thái nửa cứng. Chiều dày trung bình của lớp : 6,5m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 4 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 24,7 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gc g/cm3 1,94 3 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1,56 4 Khối lượng riêng gs g/cm3 2,71 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,737 6 Độ lỗ rỗng n % 42,4 7 Độ bão hoà G % 90,8 8 Giới hạn chảy Wl % 43 9 Giới hạn dẻo Wp % 22,8 10 Chỉ số dẻo Ip % 20,2 11 Độ sệt IS 0,09 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,35 13 Góc ma sát trong j độ 16 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,03 15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 2,3 16 Mô đun tổng biến dạng Eo kG/cm2 140,1 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,43 mk = 6,05 thay số ta có: E0 = 140,1 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc] Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 160 00’ A = 0,36 ; B = 2,43 ; D = 4,99; Thay số ta có: R0 = 2,3(kG/cm2). Lớp 5: Cát pha màu xám sáng, trạng thái dẻo có chiều dày tb lớp : 2,0m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 5 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 18,4 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gc g/cm3 1,90 3 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1,60 4 Khối lượng riêng gs g/cm3 2,70 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,688 6 Độ lỗ rỗng n % 40,8 7 Độ bão hoà G % 72,2 8 Giới hạn chảy Wl % 20,5 9 Giới hạn dẻo Wp % 14,8 10 Chỉ số dẻo Ip % 5,7 11 Độ sệt IS 0,63 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,073 13 Góc ma sát trong j độ 26 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,018 15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 1,5 16 Mô đun tổng biến dạng Eo kG/cm2 229 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,74 mk = 3,3 thay số ta có: E0 = 229 (kG/cm2) *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 260 00’ A = 0,84 ; B = 4,37 ; D = 6,90; Thay số ta có: R0 = 1,5(kG/cm2). Lớp 6: Sét pha màu xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày trung bình của lớp : 11,5m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 6 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 20,5 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gc g/cm3 1,95 3 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1,62 4 Khối lượng riêng gs g/cm3 2,71 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,673 6 Độ lỗ rỗng n % 40,2 7 Độ bão hoà G % 82,5 8 Giới hạn chảy Wl % 29,5 9 Giới hạn dẻo Wp % 17 10 Chỉ số dẻo Ip % 12,5 11 Độ sệt IS 0,28 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,40 13 Góc ma sát trong j độ 20 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,020 15 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 3 16 Mô đun tổng biến dạng Eo kG/cm2 228 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,62 mk = 4,4 thay số ta có: E0 = 228 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 200 00’ A = 0,51 ; B = 3,06 ; D = 5,66; Thay số ta có: R0 = 3(kG/cm2). 2.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn : Mực nước dưới đất quan sát trong các hố khoan khảo sát sơ bộ là 0,7m. Nước ở đây chủ yếu tồn tại trong lớp đất lấp. Nguồn cung cấp chính là nước mưa, nước mặt và nước sinh hoạt. Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ chưa lấy mẫu nước để phân tích thành phần hoá học của nước. 2.4. Các hiện tượng địa chất động lực công trình: 2.4.1. Hiện tượng sụt lún mặt đất. Khu vực thành phố Hồ Chí Minh là nơi bơm hút nước sử dụng sinh hoạt tương đối lớn, điều đó sễ dẫn đến sự phát triển những quá trình và các hiện tượng địa chất khác nhau. Trong tương lai sẽ dẫn dến hiện tượng hạ thấp mực nước ngầm, làm tăng chiều dày đới thông khí ,đất biển đổi dần các trạng thái vật lý của chúng, làm đất cố kết nhanh hơn và cuối cùng là bị sụt lún mặt đất . Vì vậy chúng ta phải có biện pháp khai thác nguồn nước cũng như quan trắc thường xuyên để đảm bảo ổn định nguồn nước. 2.4.2.Hiện tượng trượt. Do đất nền cấu tạo bởi các lớp đất yếu, bên cạnh đó đặc trưng kỹ thuật của các lớp đất lại khác nhau, nhất là biến đổi về chiều dày nên sẽ tồn tại những mặt trượt . Vì vậy có thể sẽ xảy ra trượt sâu. Nhận xét: Từ những đánh giá ĐCCT ở trên cho thấy cấu trúc nền đất ở vị trí xây dựng công trình có đặc điểm chủ yếu sau: - Lớp 1 là đất lấp có thành phần trạng thái không đồng nhất. - Lớp 2 lớp đất yếu, có sức chịu tải nhỏ, biến dạng lớn cần chú ý khi phải chọn giải pháp móng công trình. - Lớp 3 và 4, 5 có sức chịu tải và biến dạng trung bình, phù hợp với công trình có tải trọng vừa và nhỏ. - Lớp 6 có sức chịu tải tương đối lớn phù hợp với công trình có tải trọng vừa và lớn. CHƯƠNG II DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Vấn đề địa chất công trình là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định, phát sinh trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình. Do đó các vấn đề địa chất công trình không những phụ thuộc vào điều kiện địa chất tự nhiên mà còn phụ thuộc mục đích xây dựng. Tùy thuộc vào đặc điểm địa chất mỗi loại công trình khác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đề địa chất công trình khác nhau. Vì vậy việc nghiên cứu các vấn đề địa chất công trình có ý nghĩa rất quan trọng cho phép chúng ta dự báo những bất lợi có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình. Từ đó đề ra các giải pháp hợp lý bảo đảm công trình ổn định và kinh tế. Công trình : Nhà A khu chung cư cao tầng Ngô Tất Tố, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh với 7 tầng (280 T/trụ) đã được tiến hành khảo sát địa chất trong giai đoạn sơ bộ với 1 hố khoan. Theo kết quả đánh giá ĐCCT khu đất xây dựng có cấu trúc đất nền gồm 6 lớp đất như đã nêu trên. Với cấu trúc nền như vậy khi xây dựng công trình có thể phát sinh những vấn đề địa chất như sau: + Vấn đề sức chịu tải của đất nền. + Vấn đề biến dạng lún của nền đất. Như vậy vấn đề dự báo về ĐCCT khu nhà A được dự báo cụ thể các vấn đề sau: I.Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền. Với quy mô, tải trọng thiết kế lớn, tại vị trí xây dựng công trình có cấu trúc đất nền chủ yếu là lớp bùn sét ở nông có chiều dày lớn, sức chịu tải nhỏ. Đối với tải trọng 280T/trụ của nhà A nếu đặt móng nông sẽ xảy ra hiện tượng lún mạnh gây ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình. Do đó phương án móng cọc cho công trình là hợp lý nhất, vì ở đây chiều sâu của lớp chịu tải tốt khoảng 17,0m đến 18,0m . sẽ giải quyết được vấn đề sức chịu tải của đất nền, đảm bảo điều kiện ổn định cũng như vấn đề lún của công trình. Công việc thiết kế móng cho công trình cần tiến hành qua các bước sau: - Chọn độ sâu đặt đài và độ sâu mũi cọc. - Chọn loại cọc, kích thước cọc. - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu của cọc và theo đất nền. - Xác định số lượng cọc trong móng, xác định kích thước đài. - Tính toán và kiểm tra nội lực trong móng cọc. - Xác định sức chịu tải. - Tính toán theo biến dạng. - Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc. Qua đó ta thấy: Đối với khu nhà 7 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 280T/trụ) thì các lớp đất phía trên đều không chịu được tải trọng của công trình, hoặc là chiều dày lớp không lớn. Nhưng lớp 3 là lớp đất tương đối tốt có thể chịu được tải trọng của công trình. Căn cứ vào đặc điểm và đặc tính cơ lý của các lớp đất cũng như đặc điểm và quy mô công trình, tôi dự kiến thiết kế móng cọc ma sát cho nhà 7 tầng. Mũi cọc đặt trên lớp Sét pha màu xám, xám trắng, trạng thái dẻo mềm. 1. Chọn chiều sâu đặt móng Mũi cọc được thiết kế nằm trong lớp 3, có R0 = 1,7kG/cm2, có Môđun tổng biến dạng E0 = 184,6 kG/cm2, đủ điều kiện về ổn định cũng như sức chịu tải của móng. Căn cứ vào cấu trúc nền khu vực nghiên cứu và tải trọng công trình 280T/trụ, kết cấu khung chịu lực, tôi chọn loại cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, tiết diện vuông đặc, kích thước cọc 35x35 cm, với cốt thép dọc trục 4 thanh f 22 loại thép CT5, thép đai f 8 thép trơn, mũi cọc được bảo vệ bằng bản thép, đầu cọc có đai bảo vệ, mác bê tông làm cọc là mác 300. Ta chọn đài cọc là đài thấp, chiều sâu đáy đài là 2,0 m kể từ nền thiên nhiên, đỉnh đài nằm dưới mặt đất 0,5m, như vậy chiều cao của đài Hđ= 1,5 m, cọc ngàm vào đài một đoạn 0,3 m, như vậy chiều dài của cọc sơ bộ là L = 17,0m. 2 Tính toán sức chịu tải của cọc : Việc xác định sức chịu tải của cọc có nhiểu phương pháp, ở đây ta xác định theo 2 cách, sau đó chọn giá trị nhỏ nhất để tính toán. Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc. PVL = m φ ,( III-1 ) Trong đó : m : hệ số làm việc của cọc m = 1; Rbt : cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng PL.1-13 giáo trình nền móng Rbt = 125 (kG/cm2) = 1250 (T/m2); Rct : cường độ chịu kéo giới hạn của cốt thép, tra bảng PL.1-12 giáo trình nền móng Rct = 2400 (kG/cm2) = 24000 (T/m2); Fct : diện tích tiết diện cốt thép; Fct =4.p.r2 = 4.3,14 (0,011)2 = 0,0015 (m2). Fbt : diện tích tiết diện phần bê tông; Fbt = F - Fct = 0,1225- 0,0015 = 0,121 ( m2). Thay vào công thức ( III-1) ta được: PVL = 1x1x(1250 x 0,121 + 24000 x 0,0015 ) = 187,3 (T). Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất mà cọc đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên diện tích tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức: pdn =0,7m(a1U å(ti li) +a2F.R), Trong đó: - m: hệ số điều kiện làm việc, trong trường hợp này lấy m = 1,0; - a1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và cọc lấy theo bảng (5 -5) ta được a1 = 0,9; - a2 : hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, lấy theo bảng ta được a2 = 0,8; - U : là chu vi cọc (U= 0,35´4 = 1,4( m); - F : tiết diện cọc ,F = 0,35 ´ 0,35 = 0,123 (m2); - Ri : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2), phụ thuộc vào loại đất, chiều sâu mũi cọc, lấy theo bảng 5 - 6 sách Nền và Móng với l3 = 19m, Is = 0,51 ta có Ri = 177 T/m2; - li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; - li ti : ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên của thân cọc, giá trị ti được trình bầy theo như sau: - l1 = 9m, Is = 1,28 ta có t1 = 0,6 T/m2, - l2 = 17,5m, Is = 0,51 ta có t1 = 2,9 T/m2. Thay số ta có: PĐN= 0,7((0,9 x 1,4)( 0,6.14 + 2,9.3)) + 0,8.0,123.177 = 39,9(T) So sánh PVL và PDL ta lấy sức chịu tải tính toán cho cọc là giá trị nhỏ nhất Vậy sức chụi tải tính toán của cọc là Ptt = 39,9 (T). * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc. Theo thiết kế, tải trọng tác dụng lên mỗi cọc là: Ntc =280T/ trụ. Để đảm bảo cho việc thi công được rõ ràng theo quy phạm thì khoảng cách giữa hai cọc gần nhất không được nhỏ hơn 3d (d là cạnh của cọc, d = 0,35m). Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy móng là : Diện tích đáy đài xác định theo công thức: Fđ = , Trong đó: P : Tải trọng của công trình trên 1 trụ; Ptto : áp lực tính toán; h : độ sâu đặt đáy đài; n : hệ số vượt tải , n = 1,1; gTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài, ta chọn gTB = 2,2(T/m3); Ptt: tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài, Ptt =280T; Thay số vào công thức (III-3) ta được: Fđ = . Ta chọn đáy đài hình vuông có diện tích là 9m2. *Xác định trọng lượng đài. áp dụng công thức: Pttđ= F.h.gTB Pttđ =2,0.9. 2,2 = 39,6 (T) * Xác định tải trọng tính toán cốt đế đài. Ptt= Ptto+ Pttđ =36,1 + 39,6 = 75,7 (T) * Sơ đồ bố trí cọc trong đài - Số lượng cọc trong đài tính theo công thức sau: , Trong đó: b: Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trong ngang lấy b = 1,3; Gd : Trọng lượng của đài cọc và đất phủ trên đài (T), được tính như sau: ; Thay số vào ta có: Nc = 1,3´ (cọc) Để đảm bảo công trình làm việc ổn định ta lấy số cọc trong đài là 8. Cọc được bố trí thành 3 hàng, 2 hàng 3 cọc và 1 hàng 2 cọc theo hình dạng của đài. Khoảng cách giữa các tim cọc không £ 3d. Khoảng cách giữa các cọc phải bố trí sao cho tải trọng chuyền xuống mũi cọc và giữa các cọc với nhau là như nhau. Khi đó sức chịu tải của móng cọc có thể coi như tổng sức chịu tải của mỗi cọc. Để cho cọc làm việc hợp lý và tiện lợi khi thi công. Cọc được bố trí theo hình vẽ sau: Sơ đồ bố trí cọc trong đài 1,2m 1,2m 0,125m 0,125mm 3m 3m 0,35 1,2m 0,9m 0,9m 0,125m 0,125mm 0,125m 1,2m 1,2m 0,35 * Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên mỗi cọc phải thoả mãn điều kiện sau: Ta có : Pomax = Ptt /n. n : Số lượng cọc trong đài ; (T) < Ptt = 39,9 (T), Như vậy cọc làm việc bình thường. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở a trong đó a đươc tính theo công thức : a được tính theo công thức : a = Diện tích đáy móng khối quy ước tính theo công thức Fqu =(Aq)2 Trong đó : Aq cạnh của móng khối quy ước : Aq= Ad + 2Ltg a Với Ad =3m j tb : Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất tính từ mũi cọc trở lên => Trong đó : jTB là góc ma sát trung bình các lớp đất mà cọc đi qua. A1 = B1: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của cọc. L: Là chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc, Thay các giá trị vào công thức ta có: Aq =3 +2 .17. 0,04 =4,4 (m) => Fqu = (4,4)2 =19,4(m2) * Ap lực thực tế trung bình dưới đáy móng khối Để kiểm tra cường độ đất nền ở mũi cọc, ta coi đài cọc, cọc và phần đất xung quanh cọc là khối móng quy ước được giới hạn bởi a =2034. Khi đó tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là: å= Ptt + Gq, Gq: Trọng lượng của khối móng quy ước (T): Gq= Fqu. hq . gq; gq : khối lượng thể tích của khối móng quy ước gq = 2,2 (T/m2); hq : chiều sâu của móng khối quy ước, kể từ mặt đất đến mũi cọc là: hq= 17 + 2 =19(m), Gq = 19,4.19.2,2 = 810,9 (T/ m2). Ta được: å = 280 + 810,9 = 1090,9 (T). Để đảm bảo móng cọc có khả năng chịu được tác dụng của tải trọng công trình thì ứng suất tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước, không được vượt quá áp lực của nền thiên nhiên. Tức là: dtc £ Rtc Trong đó: dtc : ứng suất tính toán tại đáy móng khối quy ước; ; Rtc : áp lực tiêu chuẩn của đất nền tự nhiên; . Trong đó: m1 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền, m1 = 1; m2 : hệ số điều kiện làm việc của công trình, m2 = 1; Ktc : hệ số tin cậy phụ thuộc vào phơng pháp thí nghiệm, Ktc = 1m; g1 : khối lượng thể tích trung bình của lớp đất dưới đáy cọc(g1 = 1,93T/m3); g2 : khối lượng thể tính trung bình của đất trên đáy cọc (g1 = 1,47T/m3); b : chiều rộng móng quy ước: b = 3 (m); h : chiều sâu móng quy ước: h = 17 (m ); c : lực dính của đất dưới đáy móng khối quy ước, c = 2 T/m2; A,B,D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất với j =180, tra bảng ta có: A = 0,43 B = 2,73 D = 5,31. Thay số: Rtc = ( 0,43.1,93.3 + 2,73.1,47.17 + 5,31.2 = 81,3(T/m2). Như vậy đếu kiện Ptb < Rtc hoàn toàn thoả mãn, tải trọng công trình truyền xuống không bị phá huỷ đất nền . * Kiểm tra độ chọc thủng đài cọc. áp dụng công thức: [t] , Trong đó: t: ứng suất cắt cho phép của cọc; = . U chu vi tiết diện cọc, u = 1.4 m; h: chiều dày làm cọc của đài cọc (h = 1,5m); Thay vào công thức ta có : [t]=125T/m2. Vậy đài làm việc trong điều kiện không bị chọc thủng. II. Vấn đề biến dạng lún công trình: Sau khi xây dựng, dưới tác dụng của tải trọng bản thân công trình với tải trọng của đài cọc và cọc. Làm cho công trình bị lún. Do vậy, ta cần phải tính được độ lún của công trình. Nhằm đánh giá mức độ nguy hại tới công trình, so sánh và chon giải pháp thi công hợp lý. + Độ lún được tính với tải trọng tiêu chuẩn ( tải trọng tĩnh ). Ptc = Ptt + Fq. hcọc. g = 280 + 19,4.17.1,93 = 916,5 (T). + Cường độ áp lực tại đáy móng khối quy ớc do Ptt gây ra là: P= 916,5/19,4= 47,2 (T/m2). + Cường độ áp lực gây lún: pgl = P - h. g = 47,2 – 17.1,93 = 14,4 (T/m2) + Độ lún được tính theo công thức: S = Trong đó: b = 0,62; : ứng suất phụ thêm trung bình của lớp thứ i(T/m2); Ei: Môđun biến dạng của đất tự nhiên chứa lớp thứ i(T/m2); hj::Chiều dày lớp chia (m); Mà ta có : Trong đó: K0- hệ số tra bảng phù thuộc l/b và z/b Ta chia nền đất dưới đáy khối quy ưới thành các lớp bằng nhau và bằng b/5=3/5=0,6m: TT Độ sâu z (m) dbt(T/m2) a/b 2z/b ko dz(T/m2) 1 0 2,9 1 0 1 14,44 2 0,6 4,05 1 0,4 0,96 13,82 3 1,2 5,21 1 0,8 0,80 11,52 4 1,8 6,36 1 1,2 0,606 8,72 5 2,4 7,52 1 1,6 0,449 6,46 6 3,0 8,65 1 2,0 0,336 4,8 7 3,6 9,84 1 2,4 0,257 3,7 8 4,2 11,00 1 2,8 0,201 2,9 9 4,8 12,16 1 3,2 0,160 2,3 Ta nhận thấy tại điểm số 9 độ sâu z = 4,8m tính từ mũi cọc thì thoả mãn điều kiện: dz £ 0,2dbt. Do vậy ta lấy z =4,8m là ranh giới vùng hoạt động nén ép, Tại độ sâu z= 4,8m tính từ mũi cọc, đất nền bị nén ép là : S = . S = 0.012 m => S = 1,2cm. Vậy S = 1,2cm £ 8 cm Như vậy giải pháp móng cọc ép như trên sử dùng tốt cho nhà 7 tầng vì thoả mãn điều kiện lún của công trình.Vậy công trình làm việc trong điều kiện ổn định về lún. III. Vấn đề nước chảy vào hố móng Đây là một vấn đề khá phố biến đối với các công trình xây dựng và ít có công trình tránh khỏi vấn đề này. Đối với công trình 7 tầng nhà A khu chung cư cao tầng Ngô Tất Tố, quận Bình Thạch, thành phố Hồ Chí Minh, cũng không tránh khỏi hiện tượng trên vì hố móng được đào trong lớp 2 là lớp bùn sét trạng chảy. Vì vậy cần có biện pháp hút nước cũng như gia cố thành hố móng hợp lý nhằm phục vụ tốt cho thi công công trình. Tóm lại : Với các giải pháp móng như trên thì vấn đề ĐCCT xảy ra đối với nhà 7 tầng nhà A khu chung cư cao tầng Ngô Tất Tố, quận Bình Thạch, thành phố Hồ Chí Minh sẽ không có gì phức tạp nữa. Có thể thi công công trình trên diện tích đã khảo sát. CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH I- Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Công trình nhà 7 tầng dự kiến xây dựng đã được tiến hành khảo sát ĐCCT ở giai đoạn sơ bộ và đã chọn ra được vị trí xây dựng. Tuy nhiên mức độ chi tiết của tài liệu cần phải tiếp tục khảo sát ĐCCT tỷ mỉ hơn để có đủ cơ sở và các số liệu cần thiết phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật. 1. Khối lượng công tác khảo sát ĐCCT đã thực hiện : Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT sơ bộ tại khu vực xây dựng đã tiến hành khoan thăm dò với 6 hố khoan. Xung quanh phạm vi của khu nhà 7 tầng đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ 1 hố khoan (HK1). Trên sơ sở đó đã làm sáng tỏ điều kiện ĐCCT khu vực. Dựa vào tài liệu thu thập được đã sơ bộ lập được mặt cắt ĐCCT, cùng với các tài liệu khác đã giúp ta có những giải pháp phân chia đất đá trong phạm vi khu vực khảo sát thành các đơn nguyên ĐCCT, nhằm giúp ta có những giải pháp hợp lý về nền móng công trình, đồng thời có những dự báo về các vấn đề ĐCCT nảy sinh khi xây dựng và sử dụng công trình như : Vấn đề lún, lún không đều, vấn đề nước chảy vào hố móng. Công tác thí nghiệm trong phòng : Đã tiến hành lấy mẫu thí nghiệm và đưa ra các chỉ tiêu cơ lý và thành phần hạt, tuy nhiên với khối lượng mẫu còn quá ít cho nên chưa đủ độ tin cậy để cung cấp cho công tác thiết kế kỹ thuật. Giai đọan sau cần phải lấy thêm. 2. Các vấn đề còn tồn tại, nhiệm vụ của giai đoạn tiếp theo : Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT sơ bộ đã chọn được vị trí xây dựng và giải quyết những vấn đề liên quan đế xây dựng công trình. Tuy vậy việc bố trí các hố khoan còn quá thưa, nên việc dùng tài liệu này là chưa đủ, cần phải bố trí thêm các hố khoan khác. Do vậy giai đoạn thiết kế tiếp theo phải bố trí mạng lưới hố khoan cho phù hợp là việc cần thiết và phải đưa vào trong phạm vi xây dựng. Hơn nữa ở giai đoạn trước chưa thu thập và phân tích các mẫu nước để phục vụ đánh giá mức độ ăn mòn bê tông, đồng thời cần phải xác định lưu lượng các tầng chứa nước để phục vụ cho việc thi công và có giải pháp cho vấn đề nước chảy vào hố móng. Đối với công tác lấy mẫu thí nghiệm còn quá ít do vậy cần phải bổ xung một cách đầy đủ về khối lượng và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất để cung cấp cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Yêu cầu của giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết là : Cung cấp đầy đủ các tài liệu cho phép đánh giá sự ổn định của công trình và dự báo các vấn đề về ổn định nền đất như: Vấn đề lún, lún không đều, ăn mòn bê tông... Lựa chọn giải pháp móng, chiều sâu đặt móng và các vấn đề liên quan đến móng. Trong giai đoạn này, công tác khảo sát quan trọng nhất là khoan thăm dò để xác định chính xác địa tầng kết hợp lấy mẫu xác định chỉ tiêu cơ lý. Ngoài các hố khoan, kết hợp với phương pháp xuyên, cắt cánh để công tác phân chia địa tầng được chính xác và cho phép xác định trạng thái của đất mềm dính. 1, Công tác thu thập tài liệu 2, Công tác trắc địa 3, Công tác khoan thăm dò 4, Công tác lấy mẫu thí nghiệm 5, Công tác tác thí nghiệm trong phòng 6, Công tác thí nghiệm ngoài trời + Thí nghiẹm xuyên tiêu chuẩn SPT, + Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, 7, Công tác chỉnh lý và viết báo cáo. II. Công tác thu thập tài liệu và viết phương án 1) Mục đích: Nhằm thu thập tổng hợp các tài liệu và các thông tin sơ bộ về điều kiện ĐCCT khu vực. Các tài liệu này làm cơ sở cho việc thiết kế cho giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết.Tránh lãng phí về kinh tế, thời gian và nhân lực. Tránh việc nghiên cứu lặp đi lặp lại những vấn đề đã được sáng tỏ ở giai đoạn trước. 2) Nội dung và khối lượng: Công tác thu thập tài liệu được tiến hành từ khi nhận nhiệm vụ thiết kế khảo sát. Các tài liệu thu thập bao gồm tất cả các tài liệu có liên quan đến điều kiện ĐCCT khu vực nghiên cứu như: - Sơ đồ thiết kế các toà nhà dự kiến xây dựng - Các tài liệu khảo sát ĐCCT ở giai đoạn trước - Sơ đồ trầm tích đệ tứ vùng thành phố Hồ Chí Minh Trên những cơ sở đó, cho phép ta xác định sơ bộ cấu trúc địa chất, đánh giá đặc điểm ĐCTV - ĐCCT của khu vực nghiên cứu. Để giải quyết mục đích và nhiệm vụ công tác giai đoạn này cần thu thập những tài liệu sau: - Sơ đồ trầm tích Đệ Tứ vùng thành phố Hồ Chí Minh - Báo cáo ĐCCT giai đoạn sơ bộ - Tài liệu quy hoạch công trình, quy mô, tải trọng công trình - Các văn bản pháp quy về công tác xây dựng cũng như khảo sát. Có như vậy khi tổng hợp mới có đủ cơ sở để thiết kế cho giai đoạn khảo sát ĐCCT tiếp theo và đánh giá được những khó khăn, thuận lợi khi xây dựng công trình. 3) Phương pháp tiến hành. Công tác thu thập tài liệu được tiến hành ngay sau khi nhận nhiệm vụ thiết kế khảo sát. Phương pháp tiến hành đọc, ghi chép và in sao những tài liệu cần thiết. III. Công tác trắc địa 1) Mục đích Nhằm đưa vị chí các công trình thăm dò trong bản vẽ ra ngoài thực địa, sau khi khảo sát xong đưa vị trí các công trình thăm dò từ thực địa vào trong bản vẽ nếu có sự thay đổi vị trí so với thiết kế, xác định chính xác cao độ các điểm khảo sát. 2) Nội dung và khối lượng công tác Nội dung: Chuyển tất cả các điểm khảo sát địa chất, các trục tuyến từ trong bản vẽ ra ngoài thực địa. Xác định chính xác toạ độ các điểm bằng máy kinh vĩ, đồng thời xác định cao độ các công trình thăm dò bằng máy thuỷ bình. Cụ thể ở đây là 3 điểm khoan, 3 Điểm xuyên tĩnh. Khối lượng công tác trắc địa được trình bày trong bảng sau: Bảng 1 STT Dạng công việc Số lượng 1 Đưa các điểm khoan tư sơ đồ ra thực địa 3 2 Đưa các điểm xuyên từ sơ đồ ra thực địa 3 3 Đưa các điểm khoan từ thực địa vào sơ đồ 3 4 Đưa các điểm xuyên từ thực địa vào sơ đồ 3 3) Phương pháp tiến hành a, Xác định toạ độ Để xác định vị trí toạ độ của các điểm khảo sát chúng tôi đề nghị sử dụng phương pháp giao hội để đo. Dựa vào những mốc trắc địa quốc gia có trong khu vực nghiên cứu để bố trí thành mạng lưới tam giác, từ mốc này sẽ xác định được toạ độ các điểm đo. b, Xác định cao độ Muốn xác định cao độ của hố khoan HK1A, dùng máy thủy chuẩn đặt ở giữa HK1 và HK1A. Dựng 2 mia tại 2 điểm HK1 và HK1A. Sau khi cân bằng máy, ngắm về phía mia đặt tại HK1 đọc số chỉ trên mia (a), quay ống kính về phía mia đặt tại LK1A đọc số chỉ trên mia (b). Từ đó xác định độ chênh cao giữa 2 điểm LK1 và LK1A là: hKH1ALK1 = a - b Cao độ của điểm thăm dò LK1A được xác định theo công thức: HLK1A = HLK1 + hLKH1ALK1 Trong đó: HLK1A - là cao độ của hố khoan LK1A. Mặt thủy chuẩn HLK1A LK1A b HLK1 a LK1 Định vị các điểm bằng phương pháp đường kinh vĩ khép kín, đo cao độ công trình thăm dò dùng máy thủy chuẩn, áp dụng phương pháp đo cao hình học. Sau khi đã chuyển các điểm khảo sát ra ngoài thực địa cần chỉnh lý lại sơ đồ bố trí các công trình thăm dò cho chính xác. c) Chỉnh lý công tác trắc địa : Kiểm tra lại toàn bộ số liệu đã đo được và hiệu chỉnh theo các sai số cho phép, đồng thời sửa chữa lại sơ đồ bố trí công trình một cách chính xác. 3. Công tác khoan thăm dò a) Mục đích - Xác định địa tầng, chiều sâu mực nước dưới đất xuất hiện và ổn định - Lấy mẫu đất thí nghiệm trong phòng - Dùng để tiến hành các thí nghiệm ngoài trời (như xuyên tiêu chuẩn,...) Nguyên tắc bố trí mạng lưới hố khoan, khoảng cách, chiều sâu khoan. +, Nguyên tắc chung: Việc bố trí mạng lưới khoan, xuyên trong khảo sát ĐCCT phụ thuộc vào mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT vùng xây dựng, đặc điểm của công trình được thiết kế, giai đoạn khảo sát. ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật các hố khoan phải bố trí nằm trong chu vi công trình. Chiều sâu các hố khoan, xuyên phải vượt qua chiều sâu vùng ảnh hưởng và chiều sâu của lớp đất chịu nén nhưng phải sâu hơn đáy lớp đất chịu nén đó từ 3 - 5 m. + Khoảng cách chiều sâu các công trình thăm dò: Để xác định tương đối khoảng cách và chiều sâu phải căn cứ vào giai đoạn khảo sát ĐCCT, cấp công trình, mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT khu vực nghiên cứu. ở đây các công trình thăm dò được thiết kế trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Đối với khu vực nghiên cứu như trên thì : - Công trình thuộc cấp 2 ( Nhà 5 - 10 tầng ). - Mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT : Cấp 2 - Khoảng cách các công trình thăm dò được thiết kế từ 20 đến 30 m. - Chiều sâu khoan: 27,0 m Công trình nhà 7 tầng thiết kế cọc ma sát, mũi cọc đặt ở chiều sâu 17m. Căn cứ vào vùng hoạt động nén ép như đã tính toán là 4,8 m tính từ mặt phẳng mũi cọc, vậy ta có thể chọn chiều sâu các hố khoan vượt qua vùng hoạt động nén ép từ 3-5 m. Tuy nhiên các hố khoan không nhất thiết phải sâu như nhau, mức độ nông sâu phụ thuộc vào địa tầng tại vị trí đó, ngoài ra còn bố trí các hố khoan sâu hơn để khống chế địa tầng. Khi đó chiều sâu khoan sẽ là : H = hqư+ hs +(3-5 m) Trong đó : hqư - Độ sâu từ mặt đất đến đáy móng khối quy ước; hs - Chiều sâu vùng hoạt động nén ép; Do vậy : H ³ 27,0m. b) Khối lượng công tác khoan. Khối lượng công tác khoan được trình bày theo bảng sau: TT Dạng khảo sát Số hiệu hố khoan Chiều sâu(m) Mục đích nghiên cứu 1 Hố khoan kỹ thuật KT1A 29 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 2 KT2A 29 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 3 KT3A 29 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 4 Hố xuyên kỹ thuật X1 27 Xác định địa tầng, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 5 X2 27 Xác định địa tầng, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 6 X3 27 Xác định địa tầng, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). Tổng số : Hố khoan tiêu chuẩn là 87 m. Hố xuyên là 81 m c) Chọn phương pháp khoan- thiết bị khoan: +, Phương pháp khoan Dùng phương pháp khoan xoay lấy mẫu, bơm rửa bằng dung dịch sét bentônít. + Thiết bị khoan Sử dụng máy khoan XY-1A 100 của Trung Quốc. Loại máy này có các đặc tính kỹ thuật được trình bày trong bảng II - 2: Bảng II - Đặc tính kỹ thuật của máy khoan. TT Tên dụng cụ Đặc tính kỹ thuật 1 Máy nổ, máy bơm, tời. Chiều sâu khoan, tối đa 100m, tời có sức nâng 10 tấn, bơm rủa bằng dung dịch. 2 Dây cáp f 14mm, l = 15¸20m. 3 Cần khoan f 24mm, loại 1m; 2m; 3m;5m. 4 Tháp khoan Tháp 3 chân, cao 5m. 5 Lưỡi khoan Lưỡi khoan hợp kim có f 110, dài 0,5m; đối với lỗ khoan nòng đôi f110 dài 1,8m. 6 ống chống f 127 mm dài 2 ¸ 4m. 7 ống mẫu ND f ngoài là 110mm, f trong là 91mm, dài 0,6m. 8 Gọng ô và vica Dùng để tháo mũi, cần. 9 Khoá 2 vòng Dùng để giữ cần, tháo lấp cần khoan. 10 Khoá 3 vòng Dùng để mở bộ khoan, ống khoan. 11 Khoá xích Để mở ống chống và tháo ống khoan các loại. 12 Tạ Khối lượng 63,5 kg, chiều cao rơi tự do là 6 cm. d, Quy trình kỹ thuật khoan +, Công tác chuẩn bị Trước khi khoan phải tiến hành công tác chuẩn bị, xác định vị trí chính xác lỗ khoan, làm nền phẳng để lắp máy khoan, chuẩn bị và kiểm tra đầy đủ các dụng cụ khoan, dựng tháp khoan chắc chắn, tâm tháp trùng với tâm hố khoan theo phương thẳng đứng. +, Công tác khoan Trình tự khoan được tiến hành như sau: -Khi khoan mở lỗ phải điều chỉnh bộ định hướng, tránh khoan xiên. -Tốc độ khoan, áp lực hợp lý tuỳ theo địa tầng. Chiều dài của mỗi hiệp phụ thuộc vào chiều dài của ống khoan. Chiều dài lấy mẫu không được vượt quá 0,5 m. Trước khi lấy mẫu phải thổi rửa sạch đáy hố khoan, sau đó mới thả dụng cụ lấy mẫu xuống. Mẫu lấy đúng vị trí và được tăng cường khi cần thiết. e) Nội dung theo dõi, mô tả và chỉnh lý tài liệu khoan + Nội dung theo dõi : Trong quá trình khoan, cán bộ kỹ thuật phải luôn có mặt để theo dõi mô tả khoan: - Cần xác định chính xác chiều sâu khoan, xác định chiều sâu mặt lớp, đáy lớp. - Phải xác định chính xác độ sâu lấy mẫu thí nghiệm, thí nghiệm SPT, thí ngiệm cắt cánh. - Đo mực nước tĩnh, mực nước hồi phục, + Nội dung mô tả : Tiến hành mô tả chi tiết các đặc điểm về thành phần, màu sắc, trạng thái, tính chất, đặc điểm kiến trúc, cấu tạo của các lớp đất đá khoan qua. Nhật ký khoan được ghi chép như sau: Đơn vị khảo sát .................... Cao trình miệng lỗ khoan............... Tên công trình...................... Độ sâu hố khoan............................ Vi trí hố khoan................. Ngày khởi công........................... Ký hiệu hố khoan................... Ngày kết thúc.............................. Mực nước xuất hiện................ Người theo dõi............................ Chỉnh lý tài liệu khoan : Sau khi kết thúc khoan phải dựa vào tài liệu mô tả theo dõi khoan sơ bộ chỉnh lý để phân chia các lớp đất nền, sơ bộ lập hình trụ hố khoan theo sơ đồ sau Độ sâu (m) Bề dày (m) Trụ hố khoan Mô tả đất đá Độ sâu lấy mẫu (m) Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT Biểu đồ SPT N N N 4. Công tác lấy mẫu thí nghiệm a, Mục đích và ý nghĩa: - Mẫu đất dùng để thí nghiệm trong phòng bao gồm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nền. - Mẫu lưu trữ dùng để đối chiếu kiểm tra khi cần. - Mẫu nước nhằm xác định thành phần hóa học từ đó cho phép đánh giá khả năng ăn mòn bêtông. Công tác lấy mẫu có ý nghĩa quan trọng cho phép ta đánh giá định lượng tính chất cơ lý của đất nền, và khả năng ăn mòn của nước dưới đất đối với công trình. Trong quá trình lấy mẫu, cần chú ý đảm bảo tính đại diện cao cho mỗi lớp. Số lượng mẫu phải đủ tin cậy để xác định giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán. b, Các loại mẫu, cách lấy và bảo quản. +. Mẫu lưu trữ. * Mục đích: Để lưu trữ địa tầng trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình, nếu có sự cố gì xảy ra thì lấy đó làm cơ sở xem xét, kiểm tra lại tài liệu địa chất. Sau khi xây dựng từ 2 đến 3 năm, nếu công trình hoạt động bình thường thì có thể bỏ mẫu lưu trữ. * Số lượng - vị trí và phương pháp lấy mẫu: Trong quá trình khoan khảo sát, đối với đất dính cứ 0,5m lấy 1 mẫu, đất rời thì từ 1,5 đến 2m lấy 1 mẫu và tất cả các hố khoan đều phải lấy mẫu lưu trữ. Mẫu lấy được cho vào các hộp có chia các ô nhỏ và đánh số theo thứ tự từ trên xuống, từ trái sang phải. Mỗi hộp lưu trữ được chia thành 24 ô cho, mỗi ô có kích thước 5x5x5cm. + Mẫu nước: Có thể được lấy trong các hố khoan, hố đào hay điểm lộ tự nhiên. Khi khảo sát ĐCCT số mẫu cần lấy cho mỗi đơn vị chứa nước, mẫu thường từ 2-3 mẫu, mỗi mẫu cần lấy 2 chai, trong đó một chai cho khoảng 5g bột CaCO3 để xác định lượng CO2 ăn mòn. Trước khi lấy mẫu nước trong hố khoan cần phải hút hay múc nước sạch trong hố khoan, chờ cho nó phục hồi và trong lại sau đó mới lấy.Trường hợp khoan qua nhiều tầng chứa nước phải có biện pháp cách nước của các tầng khác nhau khi lấy mẫu nước ở mỗi tầng. Trong đồ án này, tài liệu công trình không đề cập tới lấy mẫu nước nên không đưa ra. + Mẫu đất nguyên dạng: Nguyên tắc lấy: Cứ một hạng mục công trình, trong một đơn nguyên ĐCCT lấy ít nhất 6 mẫu, trong cùng một lớp đất chiều dày lớn hơn 2 mét lấy 2 mẫu ( một ở gần đầu và một ở gần cuối). Khi bề dày nhỏ hơn 2 mét lấy một mẫu ở khoảng giữa lớp. Cách lấy mẫu: Dừng khoan tại độ sâu cần lấy mẫu, vét sạch đáy lỗ khoan, tắt bơm và dùng tời kéo mũi khoan lên. Lắp ống mẫu vào cần khoan rồi đóng hoặc ép cho ống mẫu ngập sâu vào đất đến gần hết chiều dài ống mẫu 30 - 35cm ( chú ý không đóng quá sâu làm cho đất trong ống mẫu chặt lại không đảm bảo tính nguyên dạng). Sau khi đóng mẫu xong, tiến hành cắt mẫu và đưa mẫu lên. Tháo mẫu và cho mẫu vào hộp nhựa sao cho đủ chiều dài 20cm. Đậy nắp hộp lại và dán thêm êtêkét, sau đó quét lớp parafin quanh mẫu. Cho hộp mẫu vào túi lylon buộc kín kèm theo một thẻ mẫu có nội dung như sau: 1 - Tên công trình: 2 - Ký hiệu hố khoan: 3 - Độ sâu lấy mẫu: 4 - Mô tả sơ lược: 5 - Ngày lấy mẫu: 6 - Người lấy mẫu: Mẫu lấy xong, xếp vào thùng đựng mẫu, chèn cẩn thận và chuyển về phòng thí nghiệm, không được để quá 15 ngày kể từ khi lấy mẫu ở ngoài hiện trường. +, Mẫu không nguyên dạng: Mẫu không nguyên dạng thường lấy trong những lớp đất rời, đặc biệt là đất cát vì các lớp này việc lấy mẫu nguyên dạng không thực hiện được. - Cách lấy: Mẫu được lấy ở ống dụng cụ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, hay trong hố đào, hố khoan, khối lượng mẫu là 15,0 đên 50,0kg. Mẫu lấy xong được cho vào bao và kèm theo 1 êteket, dán kỹ lại và chuyển về phòng thí nghiệm. Nội dung của êteket giống như êteket của mẫu nguyên dạng. 6. Công tác thí nghiệm trong phòng a. Mẫu đất nguyên dạng : +Mục đích : Nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lý, thành phần hạt và hệ số thấm của đất. *Các chỉ tiêu cơ lý được thí nghiệm: TT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Phương pháp xác định 1 Thành phần hạt P % Dùng bộ rây và tỷ trọng kế 2 Độ ẩm tự nhiên W % Sấy khô 105oC 3 Khối lượng riêng D g/cm3 Bình tỷ trọng kế 4 Khối lượng thể tích tự nhiên g g/cm3 Phương pháp dao vòng 5 Độ ẩm giới hạn dẻo Wp % Lăn đất bằng tay trên kính mờ 6 Lực dính kết c kG/cm2 Cắt mẫu thí nghiệm theo mặt định trước với các cấp áp lực khác nhau 7 Góc ma sát trong j độ 8 Hệ số nén lún a cm2/kG Xác định bằng phương pháp nén 1 trục với cấp tải trọng sau lớn gấp 2 lần cấp tải trọng trước *Các chỉ tiêu tính toán: TT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Công thức tính toán 1 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 2 Hệ số rỗng e E Độ lỗ rỗng n % 4 Độ bão hòa G % 5 Chỉ số dẻo IP % IP=WL-WP 6 Độ sệt Is % 7 Môđun tổng biến dạng Eo kg/cm2 8 áp lực tính toán quy –ước Ro kg/cm2 Ro=m(Ab+Bh).g+c.D Đối với mẫu nước, xác định thành phần hóa học, hàm lượng phần trăm của: , , Mg2+, Ca2+, (K++Na+), HCl. Ngoài ra còn xác định hàm lượng CO2 tự do, CO2 ăn mòn, cân sấy khô, tổng độ cứng, độ pH, độ tổng khoáng hóa M, viết công thức Cuôclôp cho từng mẫu đó. Phương pháp tiến hành, các đại lượng cần xác định, dụng cụ và hóa chất được trình bày trong bảng sau: STT Các đại lượng cần xác định Phương pháp xác định Dụng cụ và hóa chất 1 CO2 tự do Định phân CO2 hòa tan trong nớc đựng dung dịch kiềm với sự có mặt của phênoltalêin Giá định phân, bình tam giác, Nước cất phenoltalêin 0.1%, NaOH 0.05N 2 Tổng độ kiềm () Định phân bằng dung dịch HCl với sự cơ sở mặt của mêtyl da cam Giá định phân, bình tam giác, nước cất, metyl da cam, HCl 0.1N 3 Định phân bằng axit HCl Giá định phân, ống nghiệm, bình tam giác, cốc thủy tinh, HCl 0.1N, phênoltalêin, mêtyl da cam 4 Đo độ đục, so sánh lượng BaSO4 với dãy chuẩn ống nghiệm, dung dịch chuẩn pha săn, dung dịch Ba(NO3)2 , HCl 5 Cl- Thể tích Giá định phân, bình tam giác, dung dịch AgNO3 0.1N , K2CaO 10% 6 Mg2+ Định phân bằng EDTA 0,05N, dung dịch chuyển từ đỏ sang xanh lá cây Bình tam giác, giá định phân, bếp điện , đũa thủy tinh, giấy Cônggô, HCl dung dich đệm NH4OH+NH4Cl, chỉ thị ETOO+NaCl, dung dịch EDTA 0.05N 7 Ca2+ Định phân bằng EDTA 0.05N, dung dịch từ đỏ chuyển sang tím hoa cà Bình tam giác, giá định phân, bếp điện, đũa thủy tinh, giấy cônggô, HCl, NaOH, Muraxit+NaCl, EDTA 0.05N 8 độ pH So màu ống so màu 200ml: 2 cái , giá so màu chỉ thị vạn năng 9 tổng độ cứng( Ca2++Mg2+) Định phân bằng EDTA, dung dịch chuyển từ màu đỏ sang xanh da trời Giá định phân, bình tam giác, dung dịch đệm NH4OH+NH4Cl, ETOO+NaCl, EDTA0.05N 10 Na++K+ Bằng tổng các cation còn lại Sau khi sác định đợc các đại lượng trên, thì tiến hành lập công thức Cuôclôp và gọi tên: Trong đó: -Q: lưu lượng (m3/ng); -T: nhiệt độ (oC); -M: độ tổng khoáng hóa; Tử số là các cation với hàm lượng giảm dần %đl/l. Tên nước được gọi đối với các ion có hàm lượng lớn hơn 25%đl/l theo thứ tự từ lớn đên bé, từ anion đến cation. 7. Công tác thí nghiệm ngoài trời. Trong giai đoạn khảo sát này, dựa vào tính chất của đất nền và quy mô công trình xây dựng, tôi dự kiến các dạng công tác thí nghiệm ngoài trời gồm: - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn - Thí nghiệm xuyên tĩnh. - Thí nghiệm nén tĩnh nền. A. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT): a- Mục đích: Xuyên tiêu chuẩn SPT được tiến hành đồng thời với công tác khoan thăm dò để xác định độ chặt của đất loại cát, trang thái của đất loại sét. Kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh để phân chia địa tầng. b- Thiết bị thí nghiệm. Tiêu chuẩn thiết bị - ống mẫu f 36 mm, dài 813 mm, chiều dài buồn mẫu 635 mm. - Tạ đóng 63,5 kg. Rãnh thoát nước Phần đầu nối Viên bi Phần thân Mũi xuyên F D C E G A B - Chiều cao tạ rơi 76 cm. Hình : Sơ đồ cấu tạo mũi xuyên (SPT). c- Nguyên tắc bố trí và khối lượng thí nghiệm. Thí nghiệm SPT được bố trí trong tất cả các hố khoan, cứ 1,5m đến 2m tiến hành thí nghiệm SPT một lần cho đến hết độ sâu cần thí nghiệm. Khối lượng thí nghiệm SPT dự kiến được trình bày trong bảng. d-Phương pháp tiến hành : Khi khoan đến độ sâu cần thí nghiệm thì dừng khoan, vét sạch đáy lỗ khoan, thả dụng cụ thí nghiệm xuống đánh dấu 3 đoạn trên cần khoan, mỗi đoạn 15cm kể từ miệng lỗ khoan. Dùng búa nặng 63,5 kg rơi từ độ cao 76cm, để ống lấy mẫu được đóng sâu vào trong đất khoảng 45cm, ghi số nhát búa N của 2 lần cuối N2 / 15 , N3 / 15 = N / 30cm. Số nhát búa này được coi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn. e- Chỉnh lý tài liệu xuyên tiêu chuẩn (SPT). Từ kết quả thí nghiệm xuyên SPT, vẽ biểu đồ xuyên và kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh để phân chia địa tầng. Theo chiều sâu, do trọng lượng cần tăng, năng lượng của búa truyền xuống mũi xuyên bị tổn hao, nên ta phải hiệu chỉnh độ cao. Trị số hiệu chỉnh được trình bày trong bảng : Bảng trị số hiệu chỉnh xuyên tiêu chuẩn(SPT). Độ sâu 0 - 5 5 -10 10 - 15 15 - 20 20 – 25 Số hiệu chỉnh 1.0 0,8 0,6 0,5 0,45 Trường hợp bùn, cát hạt mịn hoặc cát chứa bụi nằm dưới mực nước ngầm thì giá trị N có thể khác thường nên giá trị N được hiệu chỉnh như sau: Nếu N > 15 thì Nhc = 15 + 0,5 ( N - 15). Nếu N < 15 thì giá trị tiêu chuẩn ngoài thực tế ( số búa/30cm). Giá trị N đã hiệu chỉnh có thể dùng để đánh giá độ chặt tương đối của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét. Bảng:Cường độ và trạng thái của đất loại cát N Độ chặt tương đối 0 - 4 Rất rời 4 - 10 Rời 10 - 30 Chặt vừa 30 - 50 Chặt > 50 Rất chặt Trạng thái của đất loại sét được xác định theo bảng Bảng : Cường độ và trạng thái của đất loại sét và sét pha. N Trạng thái Giá trị sức chịu tải cho phép (KG/cm2) 0 - 2 Chảy 0,22 2 - 4 Dẻo chảy 0,22 - 0,43 4 - 8 Dẻo mềm 0,43 - 0,9 8 - 15 Dẻo cứng 0,9 - 1,8 15 - 30 Nửa cứng 1,8 - 3,6 > 30 Cứng > 3,6 B. Thí nghiệm xuyên tĩnh: a- Mục đích: Xác định được qc, và fs từ đó: - Xác định ranh giới và xác định độ đồng nhất của các lớp đất. - Xác định độ chặt của đất loại cát. - Cho phép xác định một số chỉ tiêu cơ lý của đất nền. b- Nguyên tắc bố trí mạng lưới xuyên, chiều sâu xuyên: Đạt được mục đích trên, các hố xuyên được bố trí theo nguyên tắc giống như các hố khoan. Và thay thế cho một số hố khoan. Chiều sâu xuyên cần phải vượt qua vùng hoạt động nén ép của công trình. c- Chọn thiết bị và phương pháp xuyên: * Chọn thiết bị xuyên là máy Gouda của Hà Lan. Đặc tính của thiết bị như sau: Bảng: Đặc tính của thiết bị xuyên tĩnh. TT Thiết bị đo Tham số 1 Mũi xuyên Dạng hình học Chóp, nón, 600 f đáy chóp(mm) fđ = 36mm 2 Cần xuyên( cần ngoài) Đường kính cần fc =36mm Chiều dài cần lc = 1m 3 Ty(cần trong) Đường kính ty ft = 16mm Chiều dài ty Lt = 1m 4 Thiết bị ấn Dùng kích thuỷ lực hoặc vít xoắn 0,2 – 2(m/pt) Tốc độ hạ xuyên lực ấn >10T Lực ấn 5 Thiết bị đo Khoáng lực đo được của mũi xuyên 0,1 – 5 Sơ đồ thiết bị xuyên tĩnh. Sơ đồ thiết bị xuyên Gouda. 1 3 2 8 7 4 5 6 Tổng số hố xuyên là....... hố. - Sơ đồ thí nghiệm xuyên tĩnh. 1 - Mũi xuyên. 2 - cần xuyên. 3 - Cọc neo. 4 - Đồng hồ đo áp lực. 5 - Kích thủy lực. 6 - Trục định hướng. 7 - Tời 8 - Bàn trượt. * Phương pháp tiến hành xuyên tĩnh: Dùng neo giữ chặt khung và gầm thiết bị. Lấy xà beng tạo lỗ để đưa mũi xuyên xuống theo phương thẳng đứng được dễ dàng. Hạ xuyên bằng kích thủy lực, tốc độ hạ xuyên phải liên tục và trong khoảng 0,2 - 1 m/phút, cứ 0,2m đo trị số sức kháng xuyên đầu mũi và tổng sức kháng xuyên một lần. Trong quá trình hạ xuyên, phải theo dõi liên tục, kiểm tra để hạ xuyên được thẳng đứng. Các giá trị X ( số đọc sức kháng xuyên đầu mũi) và Y ( số đọc tổng sức kháng xuyên) được ghi chép theo mẫu( bảng II - 10). Mỗi loại thiết bị xuyên tĩnh có hệ số K chuyển đổi riêng để xác định: - Sức kháng mũi xuyên đơn vị: qc (kG/cm2). - Ma sát thành đơn vị: fs (kG/cm2). qc = , (kG/cm2) (Xuyên máy) qc = X , (kG/cm2) (Xuyên tay) fs = , (kG/cm2) (Xuyên máy) fs = , (kG/cm2) (Xuyên tay) Bảng II - 10: Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh. Độ sâu (m) Số đọc trên đồng hồ áp lực Sức kháng xuyên kG/cm2 Trụ hố khoan và mô tả đất Biểu đồ sức kháng xuyên X Y qc fs e- Chỉnh lý tài liệu xuyên tĩnh: - Xác định được các giá trị qc và fs thay đổi theo chiều sâu, lập biểu đồ sức kháng xuyên. - Dựa vào biểu đồ này xác định đặc điểm biến đổi tính chất của nền đất và phân chia các lớp đất. - Tìm các giá trị trung bình qc,fc của từng lớp đất. Từ sức kháng xuyên qc ta xác định được sức chịu tải theo 20 - TCN - 79 như sau: Loại đất qc fr = fs/qc Cát hạt thô, trung > 90 0,3 < fr < 0,8 Cát hạt mịn < 90 0,5 < fr < 1,7 Cát bụi, cát pha < 80 1,0 < fr < 3,0 Sét pha 7 < qc < 40 2,0 < fr < 4,0 Sét 7 < qc < 30 4,0 < fr < 9,0 Bùn qc < 2 0,2 < fr < 5,0 Từ sức kháng xuyên qc ta có thể suy ra góc ma sát trong j của cát như sau: qc j0 ở các độ sâu 2m 5m và lớn hơn 10 28 26 20 30 28 40 32 30 70 34 32 120 36 34 200 38 36 300 40 38 S(cm) fs(kG/cm2) qc(kG/cm2) Biểu đồ thí nghiệm xuyên tĩnh. qc fs Từ các giá trị qc, fs và chiều sâu S ta lập được biểu đồ xuyên như sau: 8. Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo. a. Mục đích. Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo nhằm thu thập và tổng hợp tấc cả các tài liệu, phát hiện ra những chổ bất hợp lý để bổ xung kịp thời. Từ kết quả đó, viết báo cáo đánh giá ĐCCT khu vực nghiên cứu. b. Nội dung, khối lượng công tác tiến hành. Tiến hành chỉnh lý trong phòng từ các tài liệu thu thập ngoài hiện trường, tài liệu thí nghiệm trong phòng và ngoài trời, lập hình trụ hố khoan, vẽ mặt cắt ĐCCT theo các tuyến khảo sát, xác định các trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán đặt trưng cơ lý của đất nền. c. Yêu cầu nội dung báo cáo: . Mở đầu - Khối lượng công tác hoàn thành. - Những tồn tại cần giải quyết. . Đánh giá điều kiện ĐCCT khu nhà khảo sát. - Đặc điểm, vị trí địa hình và địa mạo khu vực nghiên cứu. - Địa tầng và các đặc trưng cơ lý của đất nền. - Đặc điểm địa chất thủy văn Kết luận và kiến nghị Phụ lục kèm theo gồm: - Sơ đồ bố trí các công trình thăm dò. - Các mặt cắt ĐCCT theo các tuyến - Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền - Hình trụ hố khoan. Kết luận Sau thời gian tiến hành nghiên cứu, làm việc khẩn trương, tích cực bằng những kiến thức đã học tại trường và sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Tô Xuân Vu và các ban bè trong lớp đến nay đồ án “Địa Chất Công Trình Chuyên Môn” của em đã hoàn thành trong thời hạn qui định và các yêu cầu đề ra. Trong thời gian làm đồ án em đã được làm quen với công việc thực tế của kỹ sư Địa Chất Công Trình. Vì địa chất công trình là một lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi người khảo sát thiết kế cần nghiên cứu tỉ mỉ, có kinh nghiệm thực tế. Nhưng do những kiến thức đã học còn hạn chế cộng với kinh nghiệm thực tế còn sơ sài cũng như thời gian thực hiện không nhiều đan xen với việc học tại trường, do đó đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong những thầy cô trong bộ môn và các bạn tham khảo, góp ‎ý giúp em nhận ra khuyết điểm để sửa chữa, rút kinh nghiệm. Đặc biệt sẽ là những kinh nghiệm rất quí báu cho kỳ làm đồ án tốt nghiệp sau này của em. Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo TS Tô Xuân Vu và các thầy cô giáo trong bộ môn ĐCCT cùng toàn thể các anh chị trong lớp đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đồ án này. Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2008 Sinh viên Đặng Văn Nam Tài liệu tham khảo Nguyễn Huy Phương. Tạ Đức Thịnh “ Cơ Học Đất” NXB Xây Dựng – Hà Nội 2002 Đỗ Minh Toàn- “Đất Đá Xây Dựng” – Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội.năm 2003 Lê Đức Thắng , Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt –“Nền và Móng” –NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1998 Tô Xuân Vu “ Các Phương Pháp Nghiên Cứu và Khảo Sát Địa Chất Công Trình” Nguyễn Văn Quảng “Nền Móng Nhà Cao Tầng”, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật