Luận văn Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A1 và A2(A3,A4,B1,B2 và B3,B4) thuộc khu trung cư phường Kim Giang ,Thanh Xuân Hà Nội.Thiết kế khảo sát công trình nhà B4 phục vụ cho thiết kế và thi công công trình

Luận văn Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A1 và A2(A3,A4,B1,B2 và B3,B4) thuộc khu trung cư phường Kim Giang ,Thanh Xuân Hà Nội.Thiết kế khảo sát công trình nhà B4 phục vụ cho thiết kế và thi công công trình MỞ ĐẦU Trong thời đại kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ như hiện nay cùng với đó Hà nội không ngừng phát triển. Cùng với sự phát triển đó thì mật độ dân số thành phố Hà Nội ngày càng tăng. Kèm theo là vấn đề nhà ở càng trở nên cấp thiết đặc biệt trong giai đoạn hiện nay.Mặt khác điều kiện kinh tế và diện tích lãnh thổ nước ta hiện nay việc xây dựng các chung cư cao tầng là giải pháp phù hợp và hiệu quả nhất. Với chúng tôi là sinh viên ngành ĐCTV - ĐCCT thì làm quen các bước khảo sát ĐCCT trong xây dựng các hạng mục công trình rất quan trọng. Do đó trong học kỳ này chúng tôi học môn học địa chất công trình chuyên môn do thầy Tô Xuân Vu giảng dạy. Với phương châm học đi đôi với hành nhằm giúp những sinh viên nắm vững thêm những kiến thức đã học, tôi đã được thầy Tô Xuân Vu giao cho đồ án môn học Địa chất công trình chuyên môn với đầu bài như sau: “Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A1 và A2(A3,A4,B1,B2 và B3,B4)thuộc khu trung cư phường Kim Giang ,Thanh Xuân Hà Nội.Thiết kế khảo sát công trình nhà B4 phục vụ cho thiết kế và thi công công trình ” Qua thời gian làm việc và sự hướng dẫn của thầy Tô Xuân Vu ,tôI đã hoàn thành đồ án với nội dung như sau: Mở đầu Chương I : Đánh giá điều kiện địa chất công trình Chương II :Dự báo các vấn đề địa chất công trình Chương III :Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình Kết luận Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy Tô Xuân Vu đã hương dẫn để tôI hoàn thành đồ án môn học này. CHƯƠNG I: ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Theo thiết kế nhà B4 thuộc khu trung cư Kim Giang Thanh Xuân Hà Nội nhà có quy mô 12 tầng ,tải trọng 480 tấn/trụ. Dựa vào kết quả khảo sát và công tác thí nghiệm tôi đã tiến hành đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực nhà B4 như sau: I.1:Đặc điểm địa hình địa mạo Qua quan sát và tài liệu ta thấy rằng :Địa hình khu xây dựng đã được san lấp khá bằng phẳng.Cao độ địa hình không thay đổi,dao động từ +6,0m đến 6,1m.Bề mặt địa hình không có sự biến đổi mạnh .Đất trên mặt tại khu vực nghiên cứu là lớp đất san lấp -sét pha,sét lẫn gạch vụn,phế thải xây dựng,thành phần và trạng thái không đều.vật liệu được chuyển đến trong quá trình san lấp mặt bằng.Mặt khác khu xây dựng nằm trong vùng ngoại thành Hà Nội do đó có mặt bằng thuận lợi trong quá trình thi công. I.2: Địa tầng và các tính chất cơ lý của đất đá Dựa vào tài liệu khoan khảo địa chất công trình sơ bộ cho biết địa tầng gồm 8 lớp, phân bố từ trên xuống dưới như sau: Lớp 1 : Đất san lấp - sét pha, sét lẫn gạch vụn, phế thải xây dựng, thành phần và trạng thái không đều . Lớp 2 : Sét pha màu nâu, nâu gụ, trạng thái dẻo cứng. Lớp 3 : Sét pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm. Lớp 4 : sét pha màu nâu xám, nâu gụ, trạng thái dẻo chảy. Lớp 5 : Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám ghi, xám đen. Lớp 6 : Sét màu nâu vàng, đỏ, xám xanh loang lổ, trạng thai dẻo cứng. Lớp 7 : Cát hạt nhỏ màu nâu xám xanh, trạng thái chặt, N30=42 Lớp 8 : Cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, nâu, trạng thái rất chặt, N30>100 I.3 Tính chất cơ lý Trong bảng kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất có trong tài liệu mới chỉ là kết quả tính được trực tiếp, ngoài ra còn một số chỉ tiêu cơ lý cần được tính toán tại phòng thí nghiệm, bao gồm: Khối lượng thể tích khô gc: ; (1-1) + Trong đó: - Khối lượng thể tích khô; - Khối lượng thể tích của đất ở trạng thái tự nhiên; W - Độ ẩm tự nhiên của đất (%). Hệ số lỗ rỗng tự nhiên của đất e0: ; (1-2) + Trong đó: - Khối lượng riêng của đất. Độ lỗ rỗng của đất n: ; (1-3) + Trong đó: n - Độ lỗ rỗng (%). Độ bão hòa G: ; (1-4) Chỉ số dẻo IP: IP = WL – WP (%); (1-5) + Trong đó: WL - Độ ẩm giới hạn chảy (%); WP - Độ ẩm giới hạn dẻo (%) . Độ sệt IS: ; (1-6) Mô đum tổng biến dạng của đất E0 (TCXD 45- 78): - Đối với đất dính: ; (1-7) + Trong đó: E0 - Mô đum tổng biến dạng; - Hệ số để chuyển từ không nở hông khi thí nghiệm nén lún sang nén xảy ra trong thực tế, được lấy tùy thuộc vào loại đất; e0 - Hệ số lỗ rỗng ban đầu của đất; a1-2- Hệ số nén lún của đất ứng với cấp áp lực 1 - 2 mk- Hệ số chuyển đổi từ kết quả tính E0 theo thí nghiệm nén một trục trong phòng thí nghiệm ra kết quả tính E0 theo thí nghiệm nén tĩnh ngoài trời. Giá trị của nó phụ thuộc vào trạng thái của đất và hệ số rỗng. Nếu đất ở trạng thái dẻo chảy đến trạng thái chảy (Is> 0,75) thì mk = 1. Bảng I.1.Bảng tra giá trị b Tên đất Cát Cát pha Sét pha Sét b 0,76 0,72 0,57 0,43 Bảng I.2.Bảng tra mk ứng với e0 Loại đất mk ứng với e 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 - - 6,0 6,0 5,5 5,5 4,5 - Đối với đất rời: + Môđun tổng biến dạng được tính theo công thức: E0 = a + C.(6+N) kG/cm2 (1-8) Trong đó: Hệ số a = 40 khi N > 15 và a = 0 khi N < 15. Với N là giá trị SPT của lớp đất, C là hệ số phụ thuộc loại đất được xác định theo bảng I.3 Bảng I.3: Bảng tra giá trị của C Loại đất Đất loại sét Cát mịn Cát vừa Cát to Cát lẫn sỏi sạn Sỏi sạn lẫn cát Hệ số C 3.0 3.5 4.5 7.0 10.0 12.0 Sức chịu tải quy ước của lớp đất R0 (TCXD 45- 78): - Đối với đất dính: (1-9) + Trong đó: A, B, D - Các hệ số được tính theo công thức sau: A, B, D - Các hệ số được tính theo công thức sau: ; ; ; kt/c - Hệ số tin cậy + Đối với cát sỏi, bão hòa nước: ; + Đối với cát bụi, bão hòa nước: ; + Trường hợp còn lại: . - Khối lượng thể tích của lớp đất nằm dưới đáy móng; - Khối lượng thể tích trung bình của lớp đất nằm trên đáy mó, lấy ; C - Lực dính kết ; h - Chiều sâu chôn móng quy ước; b - Chiều rộng đáy móng quy ước, lấy h = b = 1m. - Đối với đất rời: + Sức chịu tải quy ước của đất rời được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 45-78. Bảng I.4: Bảng tra giá trị R0 đối với đất rời Loại đất Ro (kG/cm2) Đất hòn lớn - Đất cuội (dăm) lẫn cát - Đất sỏi (sạn) từ mảnh vụn Đá kết tinh Đá trầm tích 6 5 3 Đất cát - Cát thô không phụ thuộc vào độ ẩm. - Cát thô vừa không phụ thuộc vào độ ẩm. - Cát mịn: + ít ẩm +ẩm và no nước - Cát bụi: + ít ẩm + ẩm + No nước Chặt 6 5 4 3 3 2 1.5 Chặt vừa 5 4 3 2 2.5 1.5 1.0 Góc ma sát trong của đất rời được tính theo công thức: j = + 15 (Độ). (1-10) + Trong đó: N là giá trị SPT của lớp (búa). Theo kết quả khoan khảo sát ĐCCT sơ bộ cho biết địa tầng gồm 8 lớp phân bố từ trên xuống như sau: Theo kết quả của công tác khoan khảo sát Địa chất công trình, thí nghiệm cho thấy cấu trúc nền tại khu vực dự kiến xây dựng công trình gồm các lớp đất theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: Lớp 1: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 gạch vụn, phế thải xây dựng, thành phần hỗn tạp trạng thái không đều, chiều dày trung bình của lớp là 1,4m. 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: Sét pha màu nâu, nâu gụ, trạng thái dẻo cứng Lớp 2 nằm phía dưới lớp 1, gặp ở cả 5 hố khoan tại các độ sâu 1,5m (HK1), 1,5m (HK2), 1,3m (HK3), 1,4m (HK4) và 1,3m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 2,2 đến 2,9m. Thành phần là sét pha màu nâu, nâu gụ, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày trung bình của lớp là 2,46m. Bảng I.5: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 2 STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị trung bình 1 Độ ẩm tự nhiên W % 21,2 2 Khối lượng thể tích tự nhiên gw g/cm³ 1,93 3 Khối lượng riêng gs g/cm³ 2,688 4 Khối lượng thể tích khô gc g/cm³ 1,59 5 Hệ số rỗng e0 _ 0,69 6 Hệ số bão hòa G % 82,6 7 Độ lỗ rỗng n % 40,8 8 Giới hạn chảy Wl % 30,10 9 Giới hạn dẻo Wp % 16,20 10 Chỉ số dẻo Ip % 14,0 11 Độ sệt Is _ 0,35 12 Lực dính kết C kG/cm² 0,228 13 Góc ma sát trong j Độ 15º26’ 14 Hệ số nén lún a1-2 cm²/kG 0,031 15 Môđun tổng biến dạng E0 kG/cm² 143,65 16 Sức chịu tải quy ước R0 kG/cm² 1,64 Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm Lớp 3 nằm phía dưới lớp 2, nằm ở độ sâu 4,1m (HK1); 3,7m (HK2); 4,2m (HK3); 3,7m (HK4); 3,6m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 2,3 đến 5,5m. Thành phần là sét pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày trung bình của lớp: 3,58m. Bảng I.6: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 3 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Ký hiệu Giá trị 1 Độ ẩm tự nhiên % W 29,9 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g/cm3 gw 1,78 3 Khối lượng riêng g/cm3 gs 2,68 4 Khối lượng thể tích khô g/cm3 gc 1,4 5 Độ ẩm giới hạn chảy % Wl 34,85 6 Độ ẩm giới hạn dẻo % Wp 21,68 7 Chỉ số dẻo % Ip 13,18 8 Độ sệt Is 0,62 9 Hệ số rỗng tự nhiên e0 0,96 10 Độ lỗ rỗng % N 49 11 Độ bão hòa % G 83,79 12 Lực dính kết kG/cm2 C 0,19 13 Góc ma sát trong Độ j 10o58’ 14 Hệ số nén lún cm2/kG a1-2 0,041 15 Môđun tổng biến dạng kG/cm2 E0 72,62 16 Sức chịu tải quy ước kG/cm2 R0 1,18 Lớp 4: Sét pha màu nâu xám, nâu gụ, trạng thái dẻo chảy Lớp 4 nằm phía dưới lớp 3, chỉ gặp ở 2 hố khoan 4 và 5 tại các độ sâu 6m (HK4); 6,5m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 1,4 đến 2,2m. Thành phần là sét pha màu nâu xám, nâu gụ, trạng thái dẻo chảy. Chiều dày trung bình của lớp là 1,8m. Bảng I.7: Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Ký hiệu Giá trị 1 Độ ẩm tự nhiên % W 33,1 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g/cm3 gw 1,72 3 Khối lượng riêng g/cm3 gs 2,68 4 Khối lượng thể tích khô g/cm3 gc 1,29 5 Độ ẩm giới hạn chảy % Wl 34,75 6 Độ ẩm giới hạn dẻo % Wp 24,15 7 Chỉ số dẻo % Ip 10,6 8 Độ sệt Is 0,84 9 Hệ số rỗng tự nhiên e0 1,08 10 Độ lỗ rỗng % n 51,84 11 Độ bão hòa % G 82,22 12 Lực dính kết kG/cm2 c 0,13 13 Góc ma sát trong Độ j 7o09’ 14 Hệ số nén lún cm2/kG a1-2 0,059 15 Môđun tổng biến dạng kG/cm2 E0 21,86 16 Sức chịu tải quy ước kG/cm2 R0 0,77 Lớp 5: Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám ghi, xám đen Lớp 5 nằm phía dưới lớp 4, nằm ở độ sâu 8m (HK1); 9,2m (HK2); 7,5m (HK3); 8,2m (HK4); 7,9m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 30,3 đến 33,6m. Thành phần là bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám ghi, xám đen. Chiều dày trung bình của lớp: 32,52 Bảng I.8: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 5 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Ký hiệu Giá trị 1 Độ ẩm tự nhiên % W 44,8 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g/cm3 gw 1,62 3 Khối lượng riêng g/cm3 gs 2,66 4 Khối lượng thể tích khô g/cm3 gc 1,12 5 Độ ẩm giới hạn chảy % Wl 43,73 6 Độ ẩm giới hạn dẻo % Wp 29,47 7 Chỉ số dẻo % Ip 14,27 8 Độ sệt Is 1,08 9 Hệ số rỗng tự nhiên e0 1,38 10 Độ lỗ rỗng % n 57,96 11 Độ bão hòa % G 86,32 12 Lực dính kết kG/cm2 c 0,088 13 Góc ma sát trong Độ j 4049’ 14 Hệ số nén lún cm2/kG a1-2 0,099 15 Môđun tổng biến dạng kG/cm2 E0 10,37 16 Sức chịu tải quy ước kG/cm2 R0 0,54 Lớp 6: Sét màu nâu vàng, đỏ, xám xanh loang lổ, trạng thái dẻo cứng Lớp 6 nằm phía dưới lớp 5, nằm ở độ sâu 41m (HK1); 39,5m (HK2); 40,2m (HK3); 41,2m (HK4); 41,5m (HK5). Bề dày thay đổi từ 1,2 đến 1,8m. Thành phần là sét màu nâu vàng, đỏ, xám xanh loang lổ, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày trung bình của lớp : 1,65m. Bảng I.9: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 6 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Ký hiệu Giá trị 1 Độ ẩm tự nhiên % W 32,93 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g/cm3 gw 1,83 3 Khối lượng riêng g/cm3 gs 2,96 4 Khối lượng thể tích khô g/cm3 gc 1,38 5 Độ ẩm giới hạn chảy % Wl 46,7 6 Độ ẩm giới hạn dẻo % Wp 27,2 7 Chỉ số dẻo % Ip 19,5 8 Độ sệt Is 0,3 9 Hệ số rỗng tự nhiên e0 0,936 10 Độ lỗ rỗng % n 48,7 11 Độ bão hòa % G 93,2 12 Lực dính kết kG/cm2 c 0,217 13 Góc ma sát trong Độ j 13o58’ 14 Hệ số nén lún cm2/kG a1-2 0,032 15 Môđun tổng biến dạng kG/cm2 E0 63,404 16 Sức chịu tải quy ước kG/cm2 R0 1,47 Lớp 7: Cát hạt nhỏ màu nâu xám xanh, trạng thái chặt Lớp 7 nằm phía dưới lớp 6, nằm ở độ sâu 42,2m (HK1); 42m (HK2); 41,6m (HK3); 42,6m (HK4); 43,3m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 0,5 đến 2,2m. Thành phần là cát hạt nhỏ màu nâu xám xanh, trạng thái chặt. Chiều dày trung bình của lớp: 1,28m. Bảng I.10: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 7 THÀNH PHẦN HẠT Khối lượng riêng Góc ma sát trong Môđun tổng biến dạng Sức chịu tải quy ước Hàm lượng phần trăm các nhóm hạt (mm) 1,0-2,0 0,5-1,0 0,25-0,5 0,1-0,25 0,05-0,1 (gs) (j) (E)o Ro % % % % % g/cm3 Độ kG/cm2 kG/cm2 100 95,2 86,8 34,1 6,4 2,65 37o29’ 232 2,8 Lớp 8: Cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, nâu, trạng thái rất chặt Lớp 8 nằm phía dưới lớp 7, nằm ở độ sâu 43,2m (HK1); 43,5m (HK2); 43,8m (HK3); 43,8m (HK4); 43,8m (HK5). Bề dày lớp thay đổi từ 6,2 đến 7,8m. Thành phần là cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, nâu, trạng thái rất chặt. Chiều dày trung bình của lớp: 6,58m THÀNH PHẦN HẠT Khối lượng riêng Góc ma sát trong Modun tổng biến dạng Sức chịu tải qui ước Hàm lượng phần trăm các nhóm hạt (mm) 20-10 5-10 2-5 1-2 0,5-1 0,25-0,5 0,1-0,25 0,05-0,1 (gs) (j) (E)o Ro % % % % % % % % g/cm3 Độ KG/cm2 KG/cm2 100 48,4 40,3 30,4 25,8 19,1 9,5 4 2,66 49o38’ 1312 6,67 Bảng I.11: Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp 8 I.4: Đặc điểm địa chất thủy văn. Mực nước dưới đất tồn tại trong lớp đất lấp. Mực nước nằm nông, cách mặt đất từ 1,0 đến 1,2m.Ngoài ra, nước dưới đất tồn tại khá phong phú trong các lớp đất rời. 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. I.5: Các hiện tượng địa chất động lực công trình. I.5.1:Hiện tượng sụt lún mặt đất Khu vực thành phố Hà Nội 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 đến hiện tượng hạ thấp mực nước ngầm, làm tăng chiều dày đới thông khí ,đất biến 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. I.5.2: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 tốt, có sức chịu tải lớn, biến dạng nhỏ nhưng chiều dày nhỏ, cần chú ý khi phải chọn giải pháp móng công trình. - Lớp 3 và 4, có sức chịu tải và biến dạng trung bình, phù hợp với công trình có tải trọng vừa và nhỏ. - Lớp 5 là lớp đất yếu, chiều dày rất lớn, có sức chịu tải nhỏ, biến dạng lớn không phù hợp với công trình có tải trọng vừa và lớn. - Lớp 6 lớp đất tốt, có sức chịu tải lớn, biến dạng nhỏ nhưng chiều dày nhỏ. - Lớp 7 là lớp cát hạt nhỏ, trạng thái chặt, nhưng chiều dày rất nhỏ - Lớp 8 là lớp cuội sỏi lẫn cát, trạng thái rất chặt, rất phù hợp với công trình lớn. CHƯƠNG 2: 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 B4thuộc khu chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân, Hà Nội với quy mô 12 tầng (480 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 8 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. + Vấn đề nước chảy vào hố móng. Như vậy vấn đề dự báo về ĐCCT khu nhà B2 và nhà B3 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 có chiều dày rất lớn, sức chịu tải nhỏ. Đối với tải trọng 480T/trụ của nhà B4 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 khoan nhồi cho công trình là hợp lý nhất, vì nó sẽ giải quyết được vấn đề sức chịu tải của đất nền, đảm bảo điều kiện ổn định, vấn đề lún của công trình và điều kiện thi công. Qua đó ta thấy: Đối với khu nhà 12 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 480T/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 8 là lớp 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 khoan nhồi cho nhà 12tầng. Mũi cọc đặt trên lớp cuội sỏi lẫn cát màu xám vàng, trạng thái rất chặt. 1. Chọn chiều sâu đặt móng Mũi cọc được thiết kế nằm trong lớp 8, có Môđun tổng biến dạng E0 = 500 kG/cm2 và sức chịu tải quy ước R0 = 4 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 480T/trụ, điều kiện thi công, kết cấu khung chịu lực, tôi chọn loại cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đổ tại chỗ, tiết diện trụ đặc,đường kính cọc 80 cm, với cốt thép dọc trục 10 thanh f 20 loạithép CT5, thép đai f 8 thép trơn, mác bê tông làm cọc là mác 300#. Ta chọn đài cọc là đài thấp, chiều sâu tới đáy đài là 2,0 m kể từ nền tự nhiên, đài nằm dưới mặt đất 0,5m, chiều cao của đài Hđ= 1,5 m, cọc ngàm vào đài một đoạn 0,3 m, cám sâu vào lớp 8 3.5m.như vậy chiều dài của cọc sơ bộ là L = 43,8+0,3-2 + 3.5 =45.6m. 2 :Tính toán sức chịu tải của cọc Việc xác định sức chịu tải của cọc có nhiều phương pháp.Nhưng ở đây ta sử dụng hai phương pháp là: Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo sức chịu tải của đất nền. 2.1: Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc. Pvl= m*(m1*m2*Rb*Fb + Ra*Fa) ( II-1 ) Trong đó : m : hệ số làm việc của cọc m = 1; m1: : hệ số làm việc đối với cọc nhồi bêtông theo phương chuyển vị thẳngđứng, lấy m1 = 0,85 m2: hệ số điều kiện làm việc của cọc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Khi thi công trong huyền phù sét chọn m2 = 0,7. 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 = 2100 (kG/cm2) = 21000 (T/m2); Fct : diện tích tiết diện cốt thép; Fct =10.p.r2 = 10.3,14 (0,01)2 = 3.14.10^-3(m2). Fbt : diện tích tiết diện phần bê tông; Fbt = F - Fct = 0,5024- 3,14.10^-3 = 0,49926 ( m2). Thay vào công thức ( II-1) ta được: PVL = 1x1x(1250 x 0,49926 x 0,85 x 0,7 + 21000 x 3,14.10^-3 ) = 437,26(T). 2.2 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(a1a2U å(ti li) +a3F.R), Trong đó: - m: hệ số điều kiện làm việc, trong trường hợp này lấy m = 0,85; - a1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và cọc lấy theo bảng (3.2) ta được a1 = 1; - a2 : hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, lấy theo bảng ta được a2 = 1; - a3 : hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chân cọc đến sức chịu tải của nền đất ở mũi cọc (lớp bên), xác định theo bảng 3.4 sách nền móng. a3 = 1 - U : là chu vi cọc (U= 3,14´0.8 = 2,512( m); - F : tiết diện cọc ,F = 3,14´0,42= 0,5024 (m2); - R : cường độ của nền đất dưới mũi cọc (T/m2), phụ thuộc vào loại đất, chiều sâu mũi cọc, lấy theo bảng (3.6) sách Nền và Móng với l8 = 50m, ta có R = 1500T/m2; - li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; -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=1,3 - l2 = 2,3 m, =2,45(m)Is = 0,35 ta có t2 = 3T/m2, - l3 = 2,9m, =3,6 mIs = 0,62 ta có t3 = 0,6T/m2. - l4 = 1,4, =7,2 mIs = 0,84 ta có t4 = 0,3T/m2. - l5 = 33,6m, =24,7mIs = 1,08ta có t5 = 0T/m2. - l6 = 1,8m, =42,4mIs = 0,3ta có t6 = 6,4T/m2. - l7 = 0.5m, =43,55mta có t7 = 10T/m2. - l8= 6,2 m Thay số ta có: PĐN=0,7x0,85((1x1x2,512)(2.3+3,58.0,6+2,2.0,3+32,52.0+1,65.6,4+1,28.10) + 1.0,5024.1500) = 467,53 (T) So sánh PVL=437,26và PĐN =467.53 ta lấy sức chịu tải tính toán cho cọc là giá trị nhỏ nhất. Vậy sức chịu tải tính toán của cọc là Ptt =Pvl=437.26 (T). 3 .Xác định sơ bộ kích thước đài cọc Theo thiết kế, tải trọng tác dụng lên cọc là: ptc =480T/ trụ. Theo tiêu chuẩn TCXD 45 - 78 thì khoảng cách giữa 2 tim cọc gần nhất phải thoả mãn điều kiện 3d £ C £ 5d, với d là đường kính cọc, d = 0,8 m. Trong trường hợp này ta chọn khoảng cách giữa 2 tim cọc là C = 3d = 2,4m. ứng suất trung bình dưới đáy móng là : stb =ptt / (3d) 2 = 437.26/2,42 = 75,91 T/m2 Diện tích sơ bộ của đáy đài được xác định như sau: (II-2) Trong đó:gTB: Trọng lượng thể tích bỡnh quõn của đài và đất trên đài, ta chọn gTB = 2,2(T/m3); Thay vào hd : Chiều sâu đặt đáy đài hd = 2,0 m; công thức (II-2) ta có: Fsb = 480/(75,91– 2,2.2) = 6,71 m2 Xác định số lượng cọc trong đài Số lượng cọc trong đài được xác định theo công thức (II-3) Trong đó: b - Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy từ 1,2¸ 1,5, lấy b = 1,5; Ntc - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đài cọc, Ntc = 480T; G - Trọng lượng đài và phần đất trên đài tính theo công thức: G = Fsb * *hd (II-4) Trong đó: hd- Chiều sâu đáy đài, hd = 2,0m; gtb- Khối lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài, gtb = 2 T/m3; Fsb - Diện tích sơ bộ của đài, Fsb = 6,71m2; Thay số vào công thức (II-4) ta được: G = 6,71.2.2 = 26,84 T Thay số vào công thức (II-3) ta có: nc> 1,5.(480+26,84)/437,26= 1,75 cọc Để đảm bảo cho các cọc làm việc một cách an toàn ta lấy nc = 2 cọc. Cách bố trí cọc trong đài. - Các cọc được bố trí vào trong đài phải chịu lực tương đối đồng đều. - Cọc phải được đổ bê tông xuống độ sâu thiết kế. Khoảng cách giữa 2 tâm cọc gần nhất không nhỏ hơn 3 lần đường kính của cọc (hoặc cạnh). Mép ngoài cùng của cọc đến mép đài phải > 5cm. Sơ đồ bố trí cọc trong đài 4.Kiểm tra độ an toàn của cọc và đất nền Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Do tải trọng thẳng đứng đúng tâm, để cọc làm việc bình thường thì điều kiện sau phải thoả mãn: = (2.6) Trong đó: + PoMax: Lực nén lớn nhất tác dụng lên cọc. + Ptc = 480T = 2. 2. 6,71 = 26,84 (T) + n = 2 cọc Vậy = (T) Mặt khác Ptt = 437,26(T). ®® Điều kiện được thoả mãn, vậy cọc làm việc bình thường Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc Để kiểm tra cường độ tại mũi cọc, người ta coi cọc, đài cọc, phần giữa các cọc là một móng khối quy ước. Diện tích móng khối quy ước được tính theo công thức sau đây: Trong đó: Fqu: Diện tích móng khối quy ước A, B là khoảng cách hai hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau A1 = B 1= 4.8m ỏ: Góc mở của móng khối quy ước với Trong đó: ửtb: Góc ma sát trung bình từ mũi cọc đến đáy đài Với Trong đó: L: Là khoảng cách từ mũi cọc đến đáy đài. Ta có trong phạm vi từ đáy đài đến mũi cọc gồm các lớp sau: Lớp 2 :ử =15.26L2 = 2.3 m Lớp 3 :ử = 10.48 L3 =2.9 m Lớp 4 :ử = 8.25L4 =1.4 m ° Lớp 5 :ử = 5.06L5 = 33.6 m Lớp 6 :ử = 14.25 L6 =1.8 m Lớp 7 :ử = 36L7 =0.5 m Lớp 8 :ử = 40L8 =6.2 m Từ đây ta có ỏ=ử4=7°39’/4 = 1°54’45” Thay vào công thức ta được: Fqu = (5,2+2.42,1.tg(1°54’45”))(1,8 + 2.42,1.tg(1°54’45”)=6,61.4,61=30,47 m2 áp 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 = 1056’. Khi đó tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là: = 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= 47,3(m), =1,73 Gq = 30,47.47,3.1,73 = 2493,32 (T/ m2). Ta được: = 480 + 2493,32 = 2973,32 (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: ∂tc<Rtc Trong đó: ∂tc: ứng suất tính toán tại đáy móng khối quy ước; T/m2 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 = 1; ó1 : khối lượng thể tích trung bình của lớp đất dưới đáy cọc(ó1 = 1,8T/m3); ó2 : khối lượng thể tính trung bình của đất trên đáy cọc (ó2 = 1,8T/m3); b : chiều rộng móng quy ước: b = 5,2+2.42,1.tg(1°54’45”)=6,61(m); h : chiều sâu móng quy ước: h = 47,3 (m ); c : lực dính của đất dưới đáy móng khối quy ước, c = 0 T/m2; A,B,D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất với j =400, tra bảng ta có: A = 1,15 B = 5,59 D = 7,95. Thay số: Rtc = 1.11( 1,15.1,8.4,61 + 5,59.1,8.47,3 + 7,95.0) = 489,6(T/m2). Như vậy điều kiện ∂tc< 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 thứcứng suất do cọc gây ra: [t], Trong đó: [t] : ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm đài cọc; Ta có điều kiện =26,84 m : là hệ số kể đến điều kiện làm việc, lấy m = 0,85 U = 2,512 (m) h2 hs hcs Rcp : Cường độ chịu nén giới hạn cho phép của bê tông, lấy Rcp = 7% mác bê tông # Rcp = 210 kG/cm2 = 210 T/m2 Vậy (m) Ta thấy h2 = 1,5m ® thỏa mãn điều kiện Vậy đảm bảo được đài cọc không bị chọc thủng. II. Vấn đề biến dạng lún công trình: Độ lún dưới nền đất dưới tác dụng của tải trong công trình phải thoả mãn điều kiện sau: Trong đó: S: Độ lún dự tính dưới nền đất dưới tác dụng của công trình : Độ lún giới hạn cho phép = 8cm Để tính toán độ lún tôi dùng phương pháp phân tầng lấy tổng theo phương pháp này tôi chia đất nền dưới đáy móng công trình thành các phân tố đồng nhất có chiều dày nhỏ hơn Theo quy phạm đề ra vùng hoạt động nén ép kết thúc ở độ sâu mà tại đó thoả mãn điều kiện sau: Trong đó : Ứng suất phụ thêm do tải trọng công trình gây ra : Ứng suất bản thân của đất ở độ sâu Z Ta có ứng suất gây lún: Độ lún được tính với tải trọng tiêu chuẩn ( tải trọng tĩnh ). Ptc = Ptt + Fq. hcọc. ó2 Với ó 2 là khối lượng thể tích trung bình các lớp trên mũi cọc: ó2 = 1,73(T/m2). Do đó Ptc= 480 + 30,47 . 45,3. 1,73 = 2867,9(T). Cường độ áp lực tại đáy móng khối quy ước do Ptt gây ra là: P= 2867,9/30,47= 94,12 (T/m2). Cường độ áp lực gây lún pgl = P - h.ó2 = 94,12 – 45,3 . 1,73 = 15,751 (T/m2) Xác định vùng hoạt động nén ép Trong đó: Hệ số Ko: Phụ thuộc vào tỷ số l/b và z/b được tra bảng trong sách giáo khoa nền và móng trường ĐH Mỏ Địa Chất. Chia nền đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng b/6= 12,4/24,8=0,5m TT Độ sâu z (m) Ϭbt (T/m2) l/b z/b ko Ϭpt (T/m2) 1 0 78,36 1.43 0 1 15,751 2 0.5 79,234 1.43 0.11 0.99 15.59 Ta thấy ở độ sâu z = 0,5m thì nên ta lấy vùng hoạt động nén ép là z = 0,5m. Độ lún cuối cùng tính theo công thức Trong đó: S: Là độ lún cuối cùng của công trình Si: Độ lún của các phân tố được chia :Ứng suất phụ thêm củ từng phân tố i hi = 0,5 m õ: Hệ số chyển đổi từ nén không nở hông sang nở hông lấy õ = 0,8 Ei: Tổng mô đun biên dạng của phân tố i, do toàn bộ vùng hoạt đông nằm trong lớp số 4 nên Ei = 500 T/m2 Thay vào công thức ta có: ®Do đó công trình làm việc ổn định III. Vấn đề nước chảy vào hố móng Đây là một vấn đề khá phổ biến đối với các công trình xây dựng và ít có công trình tránh khỏi vấn đề này. Đối với công trình 12tầng nhà B4 khu chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân, Hà Nội, cũng không tránh khỏi hiện tượng trên vì hố móng được đào qua lớp 1 là lớp đất san lấp, nước ngầm tồn tại trong lớp đất này . 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 công trình 12 tầng nhà B4 khu chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân, Hà Nội, 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 ĐCCT I- Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Công trình nhà 12 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 5 hố khoan. Xung quanh phạm vi của khu nhà 12tầng đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ 1 hố khoan (HK5).Trên cơ 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 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 Hà Nội 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 Hà Nội - 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 trí 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 7 điểm khoan 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 từ sơ đồ ra thực địa 7 2 Đưa các điểm khoan từ thực địa vào sơ đồ 7 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 diện tích công trình. Chiều sâu các hố khoan, xuyên phải vượt qua chiều sâu vùng ảnh hưởng và chiều sâu của lớp đất chịu nén ép, nhưng phải sâu hơn đáy lớp đất chịu nén ép 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 10 - 30 tầng ). - Mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT : Cấp 3 - Khoảng cách các công trình thăm dò được thiết kế từ 25 đến 30 m. - Chiều sâu khoan: 54 m Công trình nhà 12 tầng thiết kế cọc khoan nhồi, mũi cọc đặt ở chiều sâu 47.6m. Căn cứ vào vùng hoạt động nén ép như đã tính toán là 0.5 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; hqư = 47.6m hs - Chiều sâu vùng hoạt động nén ép; Do vậy : H ³ 50m. 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 KT9B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 2 KT10B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 3 KT11B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 4 KT121B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 5 KT13B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 6 KT14B 52 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). Tổng số : Hố khoan tiêu chuẩn là 312 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 f 110 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 76 cm. d, Cấu trúc lỗ khoan Dua vào tài liệu khảo sát ở giai đoạn trước ta thiết kế sơ bộ cấu trúc hố khoan điển hình như sau: e, 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. f, 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: gồm 8 lớp, chiều sâu nghien cứu đất nền dự địnhkhoan là 52m cho 1 hố. Đối với các lớp có chiều dày l £ 5m ta lấy một mẫu, các lớp có l > 5m ta lấy 2 mẫu lưu trữ. Trong khu vực xây Theo TCN 259 : 2000 mỗi lớp phải lấy ít nhất một mẫu lưu trữ. Mau lưu trữ phải đại diện cho đoạn lấy mẫu, trong khu vực xây dựng ta khoan đến lớp thứ 8. Dựa vào chiều dày trung bình của các lớp đã thống kê được từ các hố khoan ở giai đoạn khảo sát sơ bộ thì đến lớp 8 có 6 lớp có chiều dày l < 5m là các lớp 2, 3, 4, 6, 7, và lớp 8. Số mẫu lưu trữ cho một hố khoan là : 6 + 2 = 8 mẫu. Như vậy số mẫu lưu trữ của hố khoan giai đoạn này là 6 * 8 = 48 mẫu. Mẫu lấy lên cho vào hộp lấy mẫu lưu trữ. Hộp lấy mẫu lưu trữ có kích thước 10´50´50cm, được chia thành 65 ngăn nhỏ, mỗi ngăn có kích thước 10´5´5cm, mẫu lấy được phải bảo quản bằng vải có tẩm paraphin. 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 ăs g/cm3 Bình tỷ trọng kế 4 Khối lượng thể tích tự nhiên ăw g/cm3 Phương pháp dao vòng 5 Độ ẩm giới hạn dẻo Wd % Lăn đất bằng tay trên kính mờ 6 Độ ẩm giới hạn chảy Wch % Xác định bằng dụng cụ kim vica 7 Lực dính kết c kG/cm2 Cắt mẫu thí nghiệm theo mặt định trước với các cấp áp lực khác nhau 8 Góc ma sát trong # độ 9 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 ăc g/cm3 2 Hệ số rỗng e 3 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). ăw +c.D VII. 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. 1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 1.1. 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, trạng thái của đất loại sét.Kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh để phân chia địa tầng. 1.2. Thiết bị thí nghiệm. Tiêu chuẩn thiết bị - ống mẫu f 36 mm, dài 813 mm, chiều dài buồng mẫu 635 mm. - Tạ đóng 63,5 kg. - Chiều cao tạ rơi 76 cm. Rãnh thoát nước Phần đầu nối Viên bi Phần thân Mũi xuyên F D C E G A B Sơ đồ cấu tạo mũi xuyên (SPT). 1.3. 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. 1.4. 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. 1.5. 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. Bảng trị số hiệu chỉnh xuyên tiêu chuẩn(SPT). 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 : 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. VIII. Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo. 1. 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. 2. 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 giá trị tiêu chuẩn, giá trị tính toán đặt trưng cơ lý của đất nền. 3. 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 bạn 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. . Hà Nội, ngày 22 tháng 04 năm 2013 Sinh viên Đoàn Văn Toàn