Luận văn Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà B thuộc tổ hợp nhà ở siêu thị cao tầng công ty Dệt Kim Đông Xuân, Hà Nội. Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - Thi công công trình trên

trong j ®é 16o53 14 HÖ sè nÐn lón a 1-2 cm2/kg 0,02 15 Søc chÞu t¶i quy ­íc Ro kG/cm2 7,39 16 M«®un tæng biÕn d¹ng Eo kG/cm2 219,94 j=16o53 tra b¶ng 2.2 suy ra A=0,426;B=2,71;D=5,29 Thay sè vµo (2.1) suy ra Ro =7,39 kG/cm2 V× ®Êt sÐt nªn tra b¶ng 2.3 ta ®­îc: = 5,5; = 0,43 Suy ra m« ®un tæng biÕn d¹ng Eo =219,94 kG/cm2 *Líp 5: C¸t h¹t nhá mµu x¸m xanh,x¸m tr¾ng,x¸m vµng,tr¹ng th¸i rÊt chÆt. Líp nµy cã mÆt t¹i lç khoan HK4 & HK5. ChiÒu s©u líp ph©n bè b¾t ®Çu ë ®é s©u 26,8m(HK5) ®Õn 27,0m(HK4), chiÒu s©u líp kÕt thóc 39,5m(HK4) ®Õn 39,8m(HK5) . ChiÒu dµy lµ 5,4m. §èi víi c¸t , gi¸ trÞ R0 dùa vµo TCVN 45-78 b¶ng 11.7 vµ E0 dùa theo T.P.Tasios,A.G.Anagnostoponlos : E0 =a+C(N+6) Víi : a=40 khi N>15 a=0 khi N<15 C lµ hÖ sè phô thuéc lo¹i ®Êt x¸c ®Þnh theo b¶ng : Lo¹i ®Êt §Êtlo¹i sÐt c¸t h¹t mÞn c¸t h¹t võa c¸t h¹t to c¸t lÉn s¹n sái s¹n sái lÉn c¸t HÖ sè C 3 3,5 4,5 7 10 12 V× ®Êt ë ®©y lµ c¸t h¹t nhá C=3.5,N=26>15 suy ra a=40 E0 =40+3,5.(26+6)=152 kG/cm2 Trong líp nµy, ta lÊy 2 mÉu thÝ nghiÖm. C¸c gi¸ trÞ chØ tiªu c¬ lý tr×nh bµy trong b¶ng sau: Ro dùa vµo b¶ng 1.4 tiªu chuÈn 45-78 cho ®Êt rêi: suy ra Ro =4/3 kG/cm2 STT C¸c chØ tiªu c¬ lý Ký hiÖu §¬n vÞ Gi¸ trÞ TB 1 Thµnh phÇn h¹t >10 10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 P % 1.6 46.2 41.5 9.8 0.9 4 Khèi l­îng riªng D g/cm3 2.65 5 Gi¸ trÞ xuyªn tiªu chuÈn N Sè bóa/30cm 26 6 Søc chÞu t¶i quy ­íc Ro kG/cm2 4/3 7 M«®un tæng biÕn d¹ng Eo kG/cm2 152 *Líp 6: Cuéi sái mµu x¸m,x¸m tr¾ng,x¸m vµng,tr¹ng th¸i rÊt chÆt. Líp nµy cã mÆt t¹i lç khoan HK4 & HK5. ChiÒu s©u líp ph©n bè b¾t ®Çu ë ®é s©u 39.5m(HK4) ®Õn 39.8m(HK5), chiÒu s©u líp kÕt thóc 45m(HK4)&(HK5) . ChiÒu dµy lµ 5.35m. Gia trÞ xuyªn tiªu chuÈn SPT N>100 Nh­ vËy tÇng cuéi sái cã mo ®un tæng biÕn d¹ng rÊt lín. Ap lùc tÝnh to¸n tiªu chuÈn:tra trong tiªu chuÈn x©y dùng 45-78(b¶ng 1.4) ta ®­îc Ro=6.0 kG/cm2 STT C¸c chØ tiªu c¬ lý Ký hiÖu §¬n vÞ Gi¸ trÞ TB 1 Thµnh phÇn h¹t >10 10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 P % 35.0 17.0 11.2 20.6 11.2 3.0 2.0 4 Khèi l­îng riªng D g/cm3 2.65 5 Gi¸ trÞ xuyªn tiªu chuÈn N Sè bóa/30cm 105 6 Søc chÞu t¶i quy ­íc kG/cm2 6.0 7 M«®un tæng biÕn d¹ng Eo kG/cm2 >> III. §Æc ®iÓm ®Þa chÊt thuû v¨n khu vùc kh¶o s¸t: N­íc d­íi ®Êt ë khu vùc x©y dùng tån t¹i trong líp ®Êt lÊp vµ trong c¸c trÇm tÝch h¹t rêi.Mùc n­íc dao ®éng theo mïa.t¹i thêi ®iÓm kh¶o s¸t mùc ®o ®­îc trong líp ®Êt c¸ch mÆt ®Êt tõ 0.8 ®Õn 1.0m.Nguån cung cÊp lµ n­íc m­a,n­íc th¶i sinh ho¹t.Trong giai ®o¹n kh¶o s¸t ch­a lÊy mÉu ®Ó ph©n tÝch thµnh phÇn hãa häc cña n­íc CHƯƠNG 2 DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Vấn đề địa chất công trình là vấn đề bất lợi về mặt ổn định, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện địa chất công trình không đáp ứng được các yêu cầu làm việc bình thường của công trình. Vấn đề địa chất công trình không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố của điều kiện địa chất công trình tồn tại một cách khách quan, mà còn phụ thuộc vào loại cũng như đặc điểm và quy mô công trình cụ thể. Khi khảo sát địa chất công trình, việc dự báo các vấn đề địa chất công trình có ý nghĩa rất quan trọng. Nó cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện địa chất công trình đến việc xây dựng một công trình cụ thể, từ đó có thể đưa ra các giải pháp thích hợp để khắc phục, đảm bảo công trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài. 2.1 Đặc điểm của công trình xây dựng. Công trình xây dựng là công trình thuộc Công ty Dệt Kim-Đông Xuân Hà Nội Thông số kỹ thuật của công trình như sau: Nhà 9 tầng có tải trọng 380 tấn/trụ. Diện tích khu xây dựng là 19,5m x 34,5m. 2.2 Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình. Với điều kiện ĐCCT của khu vực xây dựng, quy mô và tải trọng công trình, trong quá trình thi công và sử dụng công trình có thể phát sinh một số vấn đề ĐCCT sau: 2.2.1 Vấn đề sức chịu tải của đất nền: Khi công trình xây dựng trên nề đất có sức chịu tải thấp, đất nền sẽ không đáp ứng được điều kiện làm viêc bình thường của công trình. Việc đánh giá khả năng chịu tải của đất nền cần gắn liền với quy mô kết cấu công trình. Kết quả đánh giá khả năng chịu tải của các lớp đất là cơ sở để lựa chọn giải pháp kết cấu móng và lớp đặt móng cho công trình. 2.2.2 Vấn đề biến dạng của đất nền: Công trình xây dựng trên đất nền, đặc biệt là đất nền có sức chịu tải thấp, thường phát sinh biến dạng lún. Biến dạng lún của đất nền nếu vượt quá giới hạn cho phép thì sẽ gây biến dạng và hư hỏng công trình. Việc đánh giá khả năng biến dạng lún đặc biệt là lún không đều, có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp kết cấu tốt nhất, đảm bảo sự ổn định lâu dài và làm việc bình thường của công trình. Để đánh giá đặc điểm và khả năng lún của công trình cần đánh giá quá trình biến dạng lún theo thời gian. Kết quả đánh giá biến dạng lún theo thời gian cho phép xác định tiến độ và thứ tự thi công công trình hợp lý. 2.2.3 Vấn đề nước chảy vào hố móng: Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ đã quan trắc thấy mực nước ngầm nằm rất gần mặt đất 0,8m-1m, do đó trong quá trình thi công móng sẽ phát sinh hiện tượng nước chảy vào hố móng gây cản trở quá trình thi công móng. Kết quả khảo sát ĐCCT dự báo đúng đắn các vấn đề ĐCCT có thể phát sinh, đó là cơ sở để lựa chọn giải pháp thiết kế cũng như biện pháp công trình hợp lý. 2.3 Kiểm toán các vấn đề địa chất công trình. Việc tính toán dự báo các vấn đề ĐCCT phụ thuộc vào đặc điểm công trình và giải pháp về móng công trình. Vì vậy trước khi tính toán dự báo cần phải luận chứng giải pháp móng và thiết kế sơ bộ móng công trình để việc tính toán dự báo được cụ thể, chính xác đối với công trình. 2.3.1 Luận chứng giải pháp móng công trình. Dựa vào mặt cắt ĐCCT tuyến HK2 – HK5 , HK5 – HK6 và sơ đồ bố trí các công trình thăm dò ở giai đoạn khảo sát sơ bộ, tôi chọn địa tầng hố khoan HK5 làm cơ sở tính toán cho khu nhà B. Địa tầng HK2 mô tả từ trên xuống dưới như sau: Lớp 1 (0,0-2,2m) :Đất lấp (cát lẫn bê tông,gạch vụn) Lớp 2 (2,2-7,0m): Sét pha màu nâu hông, trạng thái dẻo mềm Lớp 3 ( 7,0-24,8) : Sét pha màu xám đen lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy Lớp 4 (24,8-27,6) : Sét nâu đỏ trạng thái dẻo cứng Lớp 5( 26,6-40) :Cát hạt nhỏ xám xanh đến xám vàng trạng thái chặt vừa Lớp 6 (40-45) :Cuội sỏi màu xám trắng đến xám vàng, trạng thái rất chặt Đối với khu nhà 9 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 380T/trụ) thì các lớp đất phía trên đều không chịu được tải trọng của công trình, hoặc là chiều dày lớp không lớn. thì giải pháp móng nông là không hợp lý về mặt kỹ thuật, khả năng biến dạng của công trình là rất cao. Còn nếu dung giải pháp móng cọc khoan nhồi thì không hợp lý về mặt kinh tế. Vì vậy tôi quyết định chọn giải pháp móng cọc đài thấp, cọc ma sát làm bằng bê tông cốt thép (BTCT) được chế tạo sẵn, thi công bằng phương pháp ép tĩnh Cọc BTCT có những ưu điểm sau: Đáp ứng được những yêu cầu của công trình có tải trọng lớn, hạn chế được hiện tượng lún đặc biệt là lún không đều. Thi công được trong mọi điều kiện ĐCCT và ĐCTV. Tránh được rung động và lún tới công trình lân cận. Móng cọc BTCT có nhưng ưu điểm sau : Đáp ứng được những yêu cầu của công trình có tải trọng lớn và chiều dài lớn ( hạn chế được độ lún đặc biệt là lún lệch ). Thi công được trong mọi điều kiện ĐCCT và ĐCTV. Tránh được rung động và lún tới công trình lân cận. Dựa vào địa tầng và tải trọng công trình tôi quyết định đặt mũi cọc tại lớp 5.Cọc sẽ cắm sâu vào lớp 5 là 2,2m.Như vậy độ sâu thiết kế là 29m.Đáy đài đặt ở độ sâu 1,5m,cọc ngàm vào đài 0,5m vì thế chiều dài cọc là 28m. 2.3.2. Thiết kế và tính toán sơ bộ móng cọc bê tông cốt thép Xác định sơ bộ kích thước cọc: Căn cứ vào điều kiện ĐCCT và tải trọng công trình 380T/trụ, ta dùng cọc ma sát cấu tạo bằng bê tông cốt thép đúc sẵn, tiết diện 30ì30cm. Chiều dài cọc 28m, bê tông mac 300 Cốt thép dọc chịu lực là loại thép CT3 (nhà dân dụng) số lượng 4 thanh, đường kính 20mm (ệ20). Cốt thép đai đường kính ệ8. Các đoạn cọc nối với nhau bằng bản thép dầy và được hàn bằng bản mã điện. Cọc ngàm vào đài 0,5m, bề dầy đài 1,5m, đáy đài ở độ sâu 1,5m tính từ bề mặt công trình, mũi cọc cắm ở độ sâu thiết kế 29m và cắm sâu vào lớp 5 là 2,2m. chieu dai coc 28 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc (2.1) PVL - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc (T) m - Hệ số điều kiện là việc của cọc, lấy m = 0,9 ử- Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc trục = 1 Rbt - Cường độ chịu nén dọc trục của bê tông Rbt= 1300 ( T/m2 ); Rct - Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép. có Rct= 21000 ( T/m2 ) Fct - Diện tích tiết diện cốt thép Fct= 4.r2 = 4.3,14.(0,02/2)2 = 0,00126 (m2) Fbt - Diện tích tiết diện của bêtông với Fbt= 0,3.0,3 – 0,00126 = 0,0774 (m2) Thay số vào công thức (2.1) ta được : Pvl = 0,9.1.(1300.0,0774 + 21000.0,00126) = 114,372(T) Pvl = 114,372(T) Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của đất nền Giả thiết ma sát xung quanh thân cọc phân bố đều trong phạm vi lớp đất theo chiều sâu và trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của nền đất xác định theo công thức. (2.2) Pđất - sức chịu tải của cọc theo đất nền ( T ) m - Hệ số điều kiện làm việc (chọn m = 0,9) α1 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc. Tra bảng3.2 (Sách cơ đất nền móng) cho lớp sét pha ta được α1= 0,9; α2 - Hệ số kể đến ma sát giữa cọc và đất nền, thông thường lấyα 2 = 1.0 α3 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc mở rộng chân cọc tới sức chịu tải của nền đất tại mũi cọc (Đóng cọc dẫn bịt đầu không xói và không lấy đất bên trong có sỏi) tra bảng3.4 (Sách cơ đất nền móng) lấy α 3 = 0,7 U - chu vi tiết diện ngang của cọc, U = 4.0,3 = 1,2 (m) τi - lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất li - chiều dày của mỗi lớp đất cọc xuyên qua (m) F - diện tích tiết diện cọc, F = 0,3.0,3 = 0,09 (m2) - cường độ giới hạn đơn vị trung bình của lớp đất dưới mũi cọc = 364(T/m2) (do tỳ lên lớp 5- cát hạt nh theo bảng tra 3.6 trang 68 sách giáo trình nền và móng – trường Đại Học Mỏ - Đại Chất ). Khi xác định ma sát thành bên i theo cách tra bảng. Sự phân chia và tính toán ma sát quanh cọc được thể hiện trong bảng 2.1 Bảng 2.1.Bảng kết quả tính toán lực ma sát trung bình Lớp chiều sâu TB(m) Độ sệt τi (T/m2) li (m) τi.li (T/m) 2 3.75 0.7 0.475 4.5 2.137 3 16.4 0,78 1.456 20.8 30.28 5 33.3 6.43 13 83.59 Tổng 116.007 Thay số vào công thức (2.2), ta có: Pdat=0,7.0,9 (0,9 .1 .1,2 .116,007 + 0,7.0,09 .364) = 93.38 (T) Vậy Pdat = 93,38(T) So sánh 2 giá trị : Pvl, Pđn ta thấy : PVL = 114,372(T)> Pdat= 93.38 (T) Để đảm bảo an toàn cho công trình tôi chọn sức chịu tải của cọc theo giá trị tính toán Pdat= Ptt = 93.38 (T) Tính toán đài cọc, số cọc trong đài Xác định sơ bộ kích thước đài ở cùng độ sâu, ứng suất úz do nhóm cọc (đứng gần nhau) gây ra lớn hơn nhiều ứng suất σz do cọc đơn gây ra. Và như vậy độ lún của cọc đơn sẽ nhỏ hơn độ lún của nhóm cọc khi các cọc chịu cùng tải trọng. Nếu khoảng cách giữa các cọc càng lớn thì sự khác nhau này càng ít. Để đảm bảo tất cả các cọc trong nhóm cọc làm việc hiệu quả thì khoảng cách giữa hai tim cọc thỏa mãn điều kiện r ≥ 3b b - chiều rộng cọc = 0.3m ; r - khoảng cách giữa hai tim cọc (m) → r = 3.0,3 = 0,9 (m) Với b = 0,3 m, khi đó ứng suất trung bình dưới đáy đài (TB) định sơ bộ theo công thức : (2.3) Diện tích sơ bộ đáy đài Fsb(m2) xác định sơ bộ theo công thức: (2.4) - khối lượng riêng của móng , giả thiết h - chiều dày đài là 1,5m Ntt - tải trọng tính toán tác dụng lên đài, Ntt = n.Ntc Với: n - hệ số vượt tải, lấy n = 1,2 Ntc - tải trọng tiêu chuẩn của công trình, Ntc = 380 (T). Vậy tải trọng tính toán tác dụng lên đài là: Ntt = 1,3.380 = 494 (T) Thay các giá trị vào công thức (2.4) diện tích sơ bộ của đáy đài: Cấu tạo đài cọc: Hình 2.1 : Cấu tạo đài cọc Xác định sơ bộ số cọc trong đài Số lượng cọc trong đài được xác định sơ bộ theo công thức: (2.5) nc - số cọc trong đài; n - hệ số vượt tải n= 1,3 G - trọng lượng của đài và đất phủ trên đài, ta có: Thay số vào công thức (2.5): (cọc) Để an toàn ta chọn số cọc là 6 cọc. Bố trí cọc trong đài Khoảng cách giữa các cọc phải bố trí sao cho tải trọng truyền xuống mũi cọc và giữa các cọc là như nhau. Để cọc làm việc không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của nhau, làm việc thành 1 khối, để đảm bảo điều này, theo kinh nghiệm khoảng cách 2 tâm cọc gần nhất không nhỏ hơn 3 lần đường kính cọc (hay cạnh) và ≥ 0,7m.Mép ngoài cùng của cọc đến mép đài là 5cm đối với công trình dân dụng (khoảng cách a)(theo giáo trình nền và móng) Số lượng cọc là 6, vậy tôi chọn bố trí cọc theo dạng song song với các kích thước như sau: - Khoảng cách hai tâm cọc gần nhau theo chiều dài: 3.b=3.0,3=0.9m - Khoảng cách hai tâm cọc gần nhau theo chiều rộng: 3.b=3.0,3=0,9m - Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép đài là 5cm → Cạnh dài của đài cọc có kích thước: 0,3 + 2.0,05 + 2.0,9 = 2,2 (m) Chiều rộng đài: 0,3 + 2.0,05 + 0,9= 1,3 (m) ( Bố trí cọc dạng song song) +) Diện tích đáy đài là 2,2.1,3= 2,86 m2 +) Bê tông mác 300 có Rn = 1300 T/m2 +) Cốt thép: thép chịu lực là thép loại CT-3 có Rn= 21000 T/m2 +) Lớp lót đài : bê tông dày10cm +) Đài liên kết ngàm với cột và cọc thép ở cọc neo trong đài 0,5m Bố trí cọc như hình vẽ : es Hình2.2 : Sơ đồ bố trí cọc trong đài Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Khi cọc chịu tải trọng đúng tâm thì điều kiện là: qc – Trọng lượng của mỗi cọc dưới đáy đài: qc =γc.L.Fc = γc.L.b2 = 2.5280.32 = 6,3 (T) γc- Khối lượng thể tích của bê tông, γc= 2,5 T/m3, Fc - Diện tích của cọc. L - chiều dài cọc.(m) P0 - Tải trọng tính toán thực tế của công trình lên mỗi cọc theo phương thẳng đứng (T) (2.6) Có Gđ- khối lượng của đài và đất lấp trên đài: Thay số vào công thức (2.6), ta được : → Tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền. Vậy cọc chịu được tác dụng của tải trọng do công trình truyền xuống. Kiểm tra cường độ nền đất dưới mũi cọc Góc mở được xác định theo công thức:α = φtb4với(2.7) φtb - góc ma sát trung bình của các lớp đất xung quanh cọc, φi - góc ma sát trong lớp thứ i li - chiều dày lớp thứ i xung quanh cọc. Bảng 2.2.Bảng xác định Lớp đất (độ) li(m) (rad) 2 11016’ 4.5 50042’ 15047’37.44 3 6005’ 20.8 126032’ 5 32040’ 13 427040’ Tổng 604054’ Góc mở α = φtb4 = 4 Diện tích đáy móng khối quy ước: Fqư = (A + 2l.tgα)(B + 2l.tgα) (2.8) Với A=2,1m; B=1,2m; l=28m Thay số liệu vào công thức (2.8), ta có: Do tải trọng tác dụng phân bố đều trên khối móng quy ước nên khả năng nhổ cọc không xẩy ra. Để đảm bảo đất nền dưới mũi cọc không bị phá hoại (theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, nền đất bị coi là phá hoại khi chiều sâu vùng biến dạng dẻo tại mép móng công trình lớn hơn 0,25 lần chiều rộng móng) thì ứng suất do tải trọng công trình và trọng lượng móng khối quy ước gây ra tại đáy móng khối quy ước không được vượt quá sức chịu tải giới hạn của đất nền ở đáy móng khối quy ước. tức là phải thỏa mãn điều kiện: Trong đó: tt - ứng suất do tải trọng công trình và trọng lượng móng khối quy ước gây ra tại đáy móng khối quy ước, tính theo công thức: (2.9) Ntt - tải trọng tính toán của công trình, Ntc = 80 T; Fqư - diện tích đáy móng khối quy ước, Fqư = 30.77 m2; Gqư - trọng lượng móng khối quy ước (T); Giả thiết khi đóng, đất trong phạm vi móng khối quy ước bị dồn chặt lại và không bị dịch chuyển ra ngoài hay trồi lên. Khi đó khối lượng móng khối quy ước được xác định theo công thức: Gqu = Gđ + Qc + Qqu(2.10) Gđ - khối lượng của đài và đất lấp trên đài, γtb- Khối lượng thể tích trung bình đất và bê tông nằm trên đáy đài, lấy tb = 2,2 T/m3 → Gđ=n.Fqu.h.γtb = 1,1 .30,77.1,5 .2,2 = 111,69 (T) Qc – Trọng lượng cọc dưới đáy đài, ta có: (L - chiều dài cọc; γbt- khối lượng thể tích cọc lấy γbt = 2,5 T/m3); Thể tích của phần cọc Vc =6x28x0.32 = 15.12 (m3) Khối lượng thể tích trung bình dưới đáy đài : Thể tích của phần móng khối quy ước bên dưới đáy đài: V = Fqu.(28 – 1,5) = 30.7726.5 = 815.4 (m3) Thể tích của phần đất dưới đáy đài: Vđ = V – Vc = 815.4–15.12= 800.28 (m3) Trọng lượng của phần đất dưới đáy đài: Qqu = γqu’.Vđ =1.7.800.28 =1360.476(T) Ta có: N = 380 + 111.69+ 37.8 + 1360.476 = 1889.96 (T) Thay vào (2.9) ta có (T/m2) Rgh - sức chịu tải giới hạn của đất nền dưới đáy móng khối quy ước, (2.11) m - hệ số kể đến điều kiện làm việc, trường hợp này lấy m = 1; A, B, D - hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất dưới đáy móng khối quy ước, với φtb = 15047’37.44” (tra bảng ) ta được: A=0.352; B=2.402; D=4.95. b - chiều rộng đáy móng khối quy ước. b = 5.115 m γ- khối lượng thể tích đất dưới đáy móng khối, do đặt vào lớp 5 nên lấy = 2,65 (g/cm3). γ- khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng khối quy ước h - chiều sâu của khối móng quy ước tính tới đầu mũi cọc, hqu=29(m); c - lực dính kết đơn vị ở đáy móng khối quy ước, c = 0 (T/m2); (lớp dưới mũi cọc là cát lẫn sỏi sạn ) Thay số vào công thức (2.11), ta có: quy So sánh σtt và Rgh : ta thấy σtt = 61.42(T/m2) < Rgh = 123.18(T/m2 ). Vậy đất nền có cường độ chịu tải đạt yêu cầu.. 6. Kiểm tra khả năng chọc thủng đài cọc Để đài cọc không bị chọc thủng trong quá trình làm việc thì chiều cao làm việc tổng cộng của đài cọc phải thoả mãn điều kiện sau: (2.13) Trong đó: h0: Chiều cao làm việc của đài cọc, h0 = (1,5 – 0,5) = 1 m; P: Tải trọng tác dụng lên các cọc 84,32 (T); : cường độ khoáng cắt giới hạn của bê tông, theo kinh nghiệm lấy: = , với Rn là cường độ kháng nén của bê tông Rn = 1100 T/m2 = 110 (T/m2) U: chu vi tiết diện cọc, U = 40.3 = 1,2 (m) Thay vào công thức (2.13) ta có: < h0 = 1m. Như vậy đài cọc không bị chọc thủng do cọc. 7. Vấn đề biến dạng lún của đất nền Khi thiết kế xây dựng và sử dụng công trình thì độ lún cuối cùng của công trình không được lớn hơn độ lún giới hạn cho phép, tức là phải thỏa mãn điều kiện: S [Sgh] S - tổng độ lún cuối cùng của công trình; [Sgh] - độ lún giới hạn cho phép, với công trình nhà dân dụng: [Sgh] = 8 cm. Coi móng cọc là móng khối quy ước có kích thước là: 2,2m1,3m; chiều sâu đáy móng là 28m, ta kiểm tra lún như đối với móng nông. Xác định vùng hoạt động nén ép áp lực gây lún tại đáy móng là: (2.14) σtc - áp lưc tiêu chuẩn của công trình tác dụng nên đáy móng khối quy ước, theo kết quả tính toán ở trên σtc= 84,32 (T/m2) - khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất trong khối móng quy ước,; hqu - chiều sâu của khối móng quy ước, hqu = 29m; Vậy áp lực gây lún tại đáy móng quy ước: Giá trị ứng suất gây lún tại những điểm nằm trên trục đi qua tâm móng khối quy ước được tính theo công thức: Với k0 là hệ số tra bảng Tínhứng suất bản thõn (σbt) và ứng suất gây lún (σgl) theo độ sâu tại tâm móng: Trong đó: - khối lượng thể tích đất dưới đáy móng khối quy ước, do đặt vào lớp 6 nên lấy = 2,65(g/cm3) Zi - khoảng cách từ điểm tích ứng suất tới đáy móng khối quy ước Chia đất nền thành những lớp phân tố có chiều dày hi = 0.5m Kết quả tính toán như bảng sau: zi z/b l/b K0 σbt(T/m2) σgl(T/m2) 0 0 0 1 35.02 49.3 0.5 0.385 1.692 0.87 24.865 50.15 1 0.769 1.692 0.719 20.549 51 1.5 1.154 1.692 0.602 17.205 51.85 2 1.538 1.692 0.451 12.89 52.7 2.5 1.923 1.692 0.344 9.832 53.55 3 2.308 1.692 0.132 4.623 54.4 Xác định chiều sâu vùng hoạt động nén ép theo biểu thức σz0,2.σbt. Ta nhận thấy tại điểm thứ 6 độ sâu 2.5 m tính từ đáy móng khối quy ước có: Vậy chiều sâu vùng hoạt động nén ép là Z = 32 (m) và chiều dày vùng hoạt động nén ép là 3m. Ta có độ lún cuối cùng được tính theo công thức: Với: hi = 0.5m : Hệ số phụ thuộc vào loại đất (lấy = 0,8) : Môđun tổng biến dạng của lớp đất, Eo=1520 (T/m2) : ứng suất phụ thêm ở phân tố thứ i. Vì chiều dày vùng hoạt động nén ép là 2.5 m nên ta có độ lún cuối cùng là: Như vậy S = 0.026m = 2.6cm < [Sgh] = 8 cm, do đó công trình có biến dạng lún nằm trong giới hạn cho phép. Như vậy công trình làm việc bình thường. Hình 2. Biểu đồ ứng suất CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3.1 Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Công trình nhà 9 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. 3.1.1 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. 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. 3.1.2. 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. 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. Yêu cầu của giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết là : 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 nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT + Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT 7, Công tác chỉnh lý và viết báo cáo. 3.2 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. 3.3 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 khoan 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: Bảng3. 1 Khối lượng công tác định vị công trình khảo sát STT Dạng công việc Số lượng 1 Đưa các điểm khoan từ 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 12 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 Hinh 3.1 Công tác đo đạc bằng máy kinh vĩ 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. 3.3Công tác khoan khảo sát a) Mục đích,nhiệm vụ Khoan là một dạng công tác rất cần thiết trong khảo sát địa chất công trình.Kết quả công tác khoan có tính chất quyết định đến chất lượng và giá thành các phương án.công tác khoan được tiến hành nhằm mục đích - Xác định chính xác phạm vi phân bố, ranh giới địa tầng, chiều sâu mực nước dưới đất xuất hiện và ổn định - Kết hợp lấy mẫu đất, mẫu nước thí nghiệm trong phòng (mẫu đất xác định các chỉ tiêu cơ lý.mẫu nước phân tích thành phần hoá học dánhd giá khả năng ăn mòn bê tông - Dùng để tiến hành các thí nghiệm ngoài trời (như xuyên tiêu chuẩn,...). b, Nguyên tắc bố trí mạng lưới hố khoan và chọn chiều sâu hố khoan 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(quy mô, kết cấu tải trọng,diện tích khu 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: 37,0 m Công trình nhà 9 tầng thiết kế cọc ma sát, mũi cọc đặt ở chiều sâu 29 m. Căn cứ vào vùng hoạt động nén ép như đã tính toán là 3 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- 5m. 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 = 29 + 3 + 5 = 37m. Hình 3.1. Hình trụ hố khoan điển hình. c.Khối lượng công tác khoan. Đối với khu xây dựng công trình nhà 9 tầng, mạng lưới hố khoan ở giai đoạn khảosát chi tiết này được bố trí thêm 4 hố khoan và 3 hố xuyên. Khối lượng công tác khoan được trình bày theo bảng sau: Bảng 3.2 Khối lượng công tác khoan TT Dạng khảo sát Số hiệu hố khoan Chiều sâu(m) Mục đích nghiên cứu 1 Hố khoan kỹ thuật LK1 39 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, mẫu nước, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 2 LK2 39 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, mẫu nước, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 3 LK3 39 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, mẫu nước, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). 4 LK4 39 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, mẫu nước, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT). Tổng số : Chiêu sâu hố khoan tiêu chuẩn là 156m. 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 3.2 - 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 110 dài 1,8m. 6 ống chống f 127 mm dài 2 ¸ 4m. 7 ống mẫu ND ngoài là 110mm, 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. Hình 3.3 Cấu trúc hố khoan điển hình 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. 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 3.4 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 0,75m 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. Trên hộp đựng mẫu ghi đầy đủ các thông tin, tên công trình ký hiệu hố khoan. ngày tháng và chiều sâu khoan Dự kiến lấy mẫu lưu trữ trong các hố khoan trong khu nhà F 9 tầng như sau: Bảng 3.3 Số lượng mẫu lưu trữ dự kiến Tên Lớp Lớp2 Lớp3 Lớp4 Lớp5 Chiều dày trung bình lớp(m) Loại mẫu 4.5m 19m 1.4m 10m LK1 UD 6 25 1 12 LK2 UD 6 25 1 12 LK3 UD 6 25 1 12 LK4 UD 6 25 1 12 Tổng số mẫu dự kiến 176 + 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, khi bề dày nhỏ hơn 5m thì lấy 1-2 mẫu.dày từ 10 đến 15 thì lấy 3 đến 4 mẫu. 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:,, các mẫu trên được lấy đẻ xử lý trong phòng thí nghiệm vơi độ dài các mẫu không được dưới 0,5m(TCXD:1984) 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 là15,0 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. Số lượng dự kiến lấy mẫu nguyên dạng và không nguyên dạng theo bảng sau: STT Hố khoan Loại mẫu Số lượng mẫu trong mỗi lớp Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 1 LK1 ND 2 5 1 KND 5 2 LK2 ND 2 5 1 KND 5 3 LK3 ND 2 5 1 KND 5 4 LK4 ND 2 5 1 KND 5 Tổng 8 20 4 20 ND : 32 KND:20 Bảng 3.5 Số lượng mẫu + Mẫu nước: Có thể được lấy trong 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.Trước khi đựng vào chai thì phải rửa sạch chai bằng dung dịch HCl 1% và tráng chai bằng chính nước trong hố khoan ít nhất 3 lần .Các trai lấy xong cần gắn xi, dán nhãn bảo quản và chuyển về phòng thí nghiêmj, thời gian chậm nhất không quá 48h. Khối lượng và vị trị lấy mẫu nước theo bảng sau Bảng 3.3 Số lượng mẫu nước dự kiế Hố khoan Độ sâu Số lượng KT1A 39 4 4 3.5. 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 gs 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. 3.6 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. 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 và một số tính chất cơ lý khác của đất nền +)Phân loại đất theo giá trị xuyên tiêu chuẩn N đẻ tính toán sức chịu tải của cọc +) Kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh đẻ phân chia địa tầng, ranh giới địa tầng b- Thiết bị thí nghiệm. Thiết bị TN Tiêu chuẩn thiết bị - ống mẫu f 36 mm, dài 813 mm, chiều dài buồn 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 Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo mũi xuyên (SPT). c- Nội dung,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. Tiến hành trong tất cả các lớp đất khoan trừ lớp đất lấp, cứ 2m tiến hành đóng FPT một lần, dự kiến mỗi hố tiến hành đóng 20 lần(đối với 3 hố khoan ở khu nhà 7 tầng). Tổng số lần đóng FPT là 60 lần trong tất cả các hố khoan Khối lượng thí nghiệm SPT dự kiến được trình bày trong bảng Bảng 3.5 Số búa FPT dự kiến Hố khoan KT1A KT1A KT3A Số Búa 20 20 20 60 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 3.6 trị số hiệu chỉnh xuyên tiêu chuẩn(SPT). Độ sâu 0 - 5 5 -10 10 - 15 15 - 20 20 – 25 Áp lực gia tải 1 2 3 4 5 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. Bảng3.7: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 , phân chia địa tầng một cách chi tiết 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.(sức chịu tải quy ước, mô đun tổng biến dạng và tính toán sức chịu tải của cọc. 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. Các điểm xuyên được bố trí trên chu vi móng công trình xen kẽ các hố khoan ,và có thể thay thế cho một số hố khoan. Chiều sâu xuyên cần phải vượt qua vùng hoạt động nén ép của công trình. Trong trường hợp này ta bố trí thêm 3 hố xuyên X1, X2, X3 với chiều sâu hố 39m 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 Sơđồ thiết bị xuyên Gouda. Sơ đồ thiết bị xuyên tĩnh. 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 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: 01- Sơ đồ bố trí các công trình thăm dò. 02- Các mặt cắt ĐCCT theo các tuyến 03- Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền 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 cô giáo Ths. Nguyễn Thị Việt Nga các thầy cô trong bộ môn cùng 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 cua 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 cô giáo Ths. Nguyễn Thị Việt Nga và các thầy cô giáo trong bộ môn ĐCCT cùng toàn thể bạn bè trong lớp đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đồ án này. Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Khắc Dũng 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 6.Sổ tay thiết kế nền móng T1 ,T2 nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 7.Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và móng công trình TC45-78 8.Tiêu chuẩn quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 82-85 9. Tiêu chuẩn Đất xây dựng TCVN 4195-1995-4220-1995 10.Tiêu chuẩn nghành Đất xây dựng –phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh 20TCN-174-89