Bài giảng Kỹ thuật thi công 1 - ĐH Lâm Nghiệp

Chia sẻ: Ermintrudetran Ermintrudetran | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:182

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật thi công 1 được biên soạn bám sát theo các tiêu chuẩn quốc gia mới nhất và kinh nghiệm thi công của nhóm tác giả. Nội dung chính của bài giảng gồm các phần: công tác đất, thi công Cọc và cừ, gia cố nền móng và thi công bê tông cốt thép toàn khối.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật thi công 1 - ĐH Lâm Nghiệp

ThS. VŨ MINH NGỌC, ThS. HOÀNG GIA DƯƠNG Kü THUËT THI C¤NG I TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2019
ThS. VŨ MINH NGỌC, ThS. HOÀNG GIA DƢƠNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CÔNG I TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2019
MỤC LỤC MỤC LỤC .............................................................................................................. i LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 1 Chƣơng 1. ĐẠI CƢƠNG VỀ KỸ THUẬT THI CÔNG 1 ............................... 3 1.1. Một số vấn đề chung trong xây dựng ......................................................... 3 1.1.1. Khái niệm về xây dựng ......................................................................... 3 1.1.2. Vai trò của ngành công nghiệp xây dựng trong nền kinh tế quốc dân 3 1.2. Đặc điểm của hoạt động xây dựng ............................................................. 4 1.3. Đặc điểm của sản xuất xây dựng ................................................................ 5 1.3.1. Lao động trong xây dựng là lao động nặng nhọc, vất vả .................... 5 1.3.2. Sản xuất xây dựng bao gồm nhiều công việc đa dạng, nhiều ngành nghề khác nhau ............................................................................................... 5 1.4. Đặc điểm của sản phẩm xây dựng .............................................................. 6 1.4.1. Sản phẩm xây dựng cơ bản chiếm diện rộng, chiếm không gian lớn và gắn liền với mặt đất (hoặc mặt nước trên mặt đất)........................................ 6 1.4.2. Thời gian hoàn thành sản phẩm xây dựng dài, sản phẩm xây dựng do nhiều người làm ra ......................................................................................... 6 1.4.3. Sản phẩm xây dựng không nhất định, không hoặc rất khó di chuyển, tuyệt đối không được phép có tỷ lệ phế phẩm ................................................ 7 1.4.4. Sản phẩm xây dựng chịu ảnh hưởng của nhiều sự thay đổi ................ 7 1.5. Các yêu cầu trong thi công xây dựng công trình ........................................ 7 Chƣơng 2. CÔNG TÁC ĐẤT VÀ GIA CỐ NỀN MÓNG ............................... 8 2.1. Khái niệm .................................................................................................... 8 2.1.1. Các loại công trình và công tác đất ..................................................... 8 2.1.2. Phân cấp đất ......................................................................................... 9 2.1.3. Các tính chất của đất ảnh hưởng đến thi công .................................. 11 2.2. Xác định khối lượng đất và công tác đất .................................................. 17 2.2.1. Xác định kích thước công trình đất và tính khối lượng công tác đất . 17 2.2.2. Tính toán khối lượng công trình đất có dạng hình khối .................... 20 2.2.3. Tính toán khối lượng công trình đất chạy dài .................................... 21 2.3. Công tác chuẩn bị thi công nền đất ........................................................... 24 2.3.1. Chuẩn bị mặt bằng thi công ............................................................... 24 2.3.2. Định vị và giác móng công trình ........................................................ 37 i
2.4. Công tác đào đất và vận chuyển đất ......................................................... 40 2.4.1. Đào đất và vận chuyển đất bằng thủ công ......................................... 40 2.4.2. Đào đất bằng phương pháp cơ giới ................................................... 42 2.5. Thi công đầm và đắp đất ........................................................................... 53 2.5.1. Thi công đắp đất ................................................................................. 53 2.5.2. Công tác đầm đất................................................................................ 55 2.6. Các phương pháp gia cố nền móng........................................................... 59 2.6.1. Phương pháp gia cố bằng cọc tre ...................................................... 59 2.6.2. Cọc gỗ ................................................................................................. 60 2.6.3. Phương pháp thay lớp đất yếu bằng lớp đất cát, đất pha sỏi (đệm) .. 60 2.6.4. Phương pháp thi công cọc cát ............................................................ 61 2.7. Thi công cừ và cọc bê tông cốt thép ......................................................... 62 2.7.1. Chế tạo cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ................................................. 62 2.7.2. Các phương pháp hạ cọc bê tông cốt thép đúc sẵn............................ 65 2.7.3. Thi công cọc khoan nhồi bê tông cốt thép .......................................... 78 2.7.4. Thi công cọc Barette ........................................................................... 91 2.7.5. Thi công hạ và nhổ cừ thép ................................................................ 97 Chƣơng 3. CÔNG TÁC BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP ................ 102 3.1. Công tác ván khuôn, cột chống ............................................................... 102 3.1.1. Những yêu cầu kỹ thuật đối với ván khuôn, cột chống..................... 102 3.1.2. Phân loại ván khuôn ......................................................................... 102 3.1.3. Cấu tạo và lắp dựng ván khuôn cho một số cấu kiện ....................... 106 3.1.4. Tính toán - nghiệm thu ván khuôn .................................................... 116 3.1.5. Những sai phạm thường gặp trong công tác ván khuôn .................. 121 3.1.6. Tháo dỡ ván khuôn ........................................................................... 121 3.2. Công tác cốt thép .................................................................................... 122 3.2.1. Thép dùng trong công tác bê tông .................................................... 122 3.2.2. Gia công cốt thép.............................................................................. 122 3.2.3. Lắp đặt cốt thép ................................................................................ 136 3.2.4. Nghiệm thu cốt thép .......................................................................... 137 3.3. Công tác bê tông ..................................................................................... 138 3.3.1. Vật liệu trong công tác bê tông ........................................................ 138 3.3.2. Xác định thành phần cấp phối .......................................................... 139 3.3.3. Yêu cầu chất lượng đối với bê tông .................................................. 139 ii
3.3.4. Các phương pháp trộn bê tông......................................................... 140 3.3.5. Vận chuyển vữa bê tông ................................................................... 143 3.3.6. Công tác chuẩn bị và nguyên tắc đổ bê tông ................................... 153 3.3.7. Biện pháp đô bê tông cho một số cấu kiện ....................................... 157 3.3.8. Mạch ngừng trong thi công bê tông toàn khối ................................. 160 3.3.9. Đầm bê tông ..................................................................................... 164 3.3.10. Bảo dưỡng bê tông ......................................................................... 171 3.3.11. Phụ gia trong bê tông ..................................................................... 172 3.3.12. Khuyết tật và biện pháp khắc phục khi tháo ván khuôn................. 174 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 178 iii
LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng, khối lượng của nhóm các môn học về thi công là rất lớn. Từ đó, việc chuẩn hóa và cập nhật các kiến thức mới trong giảng dạy là rất quan trọng. Bài giảng “Kỹ thuật thi công I” được biên soạn bám sát theo các tiêu chuẩn quốc gia mới nhất và kinh nghiệm thi công của nhóm tác giả. Nội dung chính của bài giảng gồm các phần: công tác đất, thi công Cọc và cừ, gia cố nền móng và thi công bê tông cốt thép toàn khối. Bài giảng được sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên ngành Kỹ thuật xây dựng, cũng như là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư xây dựng trong thực tế. Chúng tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Công trình - Đại học Lâm nghiệp đã tham gia đóng góp ý kiến cho việc biên soạn bài giảng. Đồng thời, chúng tôi cũng mong nhận được sự đóng góp của đông đảo quý độc giả để lần xuất bản sau mang đến chất lượng tốt hơn. Nhóm tác giả 1
Chƣơng 1 ĐẠI CƢƠNG VỀ KỸ THUẬT THI CÔNG 1 1.1. Một số vấn đề chung trong xây dựng 1.1.1. Khái niệm về xây dựng Xây dựng là một quy trình thiết kế và thi công các cơ sở hạ tầng nhằm đổi mới và tái sản xuất, mở rộng các tài sản cố định của nền kinh tế quốc dân bằng hình thức xây dựng mới, xây dựng lại, khôi phục và mở rộng chúng. Công trình xây dựng là sản phẩm được tạo thành bởi sức lao động của con người, vật liệu xây dựng, thiết bị lắp đặt vào công trình, được liên kết định vị với đất, có thể bao gồm phần dưới mặt đất, phần trên mặt đất, phần dưới mặt nước và phần trên mặt nước, được xây dựng theo thiết kế. Công trình xây dựng bao gồm công trình xây dựng công cộng, nhà ở, công trình công nghiệp, giao thông, thủy lợi, năng lượng và các công trình khác. Hình 1.1. Tổ hợp xây dựng nhà máy Vinfast 1.1.2. Vai trò của ngành công nghiệp xây dựng trong nền kinh tế quốc dân Công nghiệp xây dựng là một ngành sản xuất hàng hóa đầu tư, hoạt động xây dựng khác với hoạt động sản xuất ở chỗ sản xuất tạo một lượng lớn sản phẩm với những chi tiết giống nhau, còn xây dựng nhắm tới những sản phẩm tại những địa điểm dành cho từng đối tượng khách hàng riêng biệt. 3
Ngành công nghiệp xây dựng giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân bởi ba đặc thù chính: Ngành xây dựng có quy mô lớn nhất trong đất nước, ngành cung cấp phần lớn các hàng hóa đầu tư và Chính phủ là khách hàng của phần lớn các công trình của ngành. Ở nước ta công nghiệp xây dựng là ngành sản xuất vật chất lớn nhất của nền kinh tế quốc dân, liên quan để nhiều lĩnh vực trong xã hội. Theo số liệu thống kê năm 2017 thì nền công nghiệp và xây dựng chiếm 33,34%. Tại những nước phát triển, ngành công nghiệp xây dựng đóng góp từ 6 - 9% tổng sản phẩm nội địa. Xây dựng cơ bản giữ vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của đất nước vì: - Xây dựng cơ bản nhằm đảm bảo và không ngừng nâng cao năng lực sản xuất, năng lực phục vụ cho các ngành, các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Tất cả các ngành kinh tế khác chỉ có thể phát triền được nhờ có xây dựng cơ bản; - Xây dựng cơ bản ngằm đảm bảo mỗi quan hệ tỷ lệ, cân đối, hợp lý sức sản xuất cho sự phát triển kinh tế giữa các ngành, các khu vực, các vùng kinh tế trong giai đoạn xây dựng và phát triển kinh tế của đất nước. Tạo điều kiện xóa bỏ dần sự cách biệt giữa thành thị, nông thôn, miền ngược, miền xuôi; - Xây dựng có bản tạo điều kiện để nâng cao chất lượng, hiệu quả của các hoạt động xã hội, dân sinh, quốc phòng thông qua việc đầu tư xây dựng các công trình xã hội, dịch vụ, cơ sở hạ tầng ngày càng đạt trình độ cao. Góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho người dân trong xã hội. Tóm lại, công nghiệp xây dựng giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó quyết định quy mô và trình độ kỹ thuật của xã hội, của đất nước nói chung và sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa trong giai đoạn hiện nay nói riêng. Có thể kết luận rằng ngành công nghiệp xây dựng là một công cụ điều hành của nền kinh tế. 1.2. Đặc điểm của hoạt động xây dựng Hoạt động xây dựng bắt đầu bằng việc lên kế hoạch, thiết kế, lập dự toán và thi công tới khi dự án hoàn tất và sẵn sàng đưa vào sử dụng. Mặc dù hoạt động này thường được xem là riêng lẻ, song trong thực tế, đó là sự kết hợp của rất nhiều nhân tố. Đầu tiên, một nhà quản lý dự án chịu trách nhiệm quản lý công việc chung, sau đó những nhà thầu, kỹ sư tư vấn thiết kế, kỹ sư thi công, kiến trúc sư, tư vấn giám sát... chịu trách nhiệm điều hành, thực hiện và giám sát hoạt động của dự án. Một dự án thành công đòi hỏi một 4
kế hoạch xây dựng hiệu quả, bao gồm việc thiết kế và thi công đảm bảo phù hợp với địa điểm xây dựng và đúng với ngân sách đề ra trong dự toán; tổ chức thi công hợp lý, thuận tiện cho việc chuyên chở, lưu trữ vật liệu xây dựng; đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường, an toàn lao động; giảm thiểu những ảnh hưởng tới cộng đồng. Hoạt động xây dựng bao gồm lập quy hoạch xây dựng, lập dự án đầu tư xây dựng công trình, khảo sát xây dựng, thiết kế xây dựng công trình, thi công xây dựng công trình, giám sát thi công xây dựng công trình, quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình, lựa chọn nhà thầu trong hoạt động xây dựng và các hoạt động khác có liên quan đến xây dựng công trình. Các hoạt động xây dựng phải tuân thủ theo quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn xây dựng. Trường hợp áp dụng tiêu chuẩn xây dựng của nước ngoài, thì phải được sự chấp thuận của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền về xây dựng. 1.3. Đặc điểm của sản xuất xây dựng 1.3.1. Lao động trong xây dựng là lao động nặng nhọc, vất vả Để hoàn thành một phần hay một hạng mục công trình phải tiến hành các công tác như thi công cọc, đào đất, gia công lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông… Có thể thấy rằng lao động trong xây dựng là nặng nhọc, vất vả; do đó yêu cầu người công nhân, cán bộ xây dựng phải có trình độ và sức khỏe tốt. Các nhà quản lý cần có biện pháp khuyến khích tinh thần và vật chất cho người lao động, đồng thời phải tăng cường kết hợp với cơ giới để giảm lao động nặng nhọc cho công nhân và tăng năng suất lao động. 1.3.2. Sản xuất xây dựng bao gồm nhiều công việc đa dạng, nhiều ngành nghề khác nhau Đối với các công tác thực hiện trong công xưởng, yếu tố thời tiết, khí hậu ảnh hưởng không quá lớn đến quá trình sản xuất, nhưng đối với công tác được thực hiện trên công trường thì thời tiết và khí hậu là các yếu tố ảnh hưởng rất lớn đền quá trình thi công công trình. Sự thay đổi thời tiết bất thướng có ảnh hưởng lớn đến kế hoạch sản xuất, tiến độ thi công, chất lượng công trình và giá xây dựng. Điều này đặt ra cho người làm xây dựng phải có kế hoạch cụ thể để chủ động trong quá trình chỉ đạo sản xuất, có kế hoạch dự trữ vật tư và tăng cường các công tác được thực hiện trong công xưởng. 5
1.4. Đặc điểm của sản phẩm xây dựng 1.4.1. Sản phẩm xây dựng cơ bản chiếm diện rộng, chiếm không gian lớn và gắn liền với mặt đất (hoặc mặt nước trên mặt đất) Quá trình tạo ra sản phẩm xây dựng phải thực hiện một khối lượng vận chuyển lớn (Vận chuyển vật liệu, cấu kiện, thiết bị từ nơi khai thác và sản xuất về công trường). Chi phí của công tác vận chuyển chiếm một tỷ lệ khá lớn trong giá thành xây dựng công trình. Hình 1.2. Nhà cao tầng gắn bó mật thiết với sự phát triển của đô thị Các yếu tố về địa chất công trình, địa chất thủy văn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo ra sản phẩm xây dựng. Các công tác xử lý nền đất, chống các sự cố lún, sụt... phải được dự liệu trước khi thi công công trình. Các yếu tố về con người, xã hội gây ra một số tác động tiêu cực cho sản phẩm xây dựng cũng cần phải được đề cập đến trong giải pháp thi công công trình. 1.4.2. Thời gian hoàn thành sản phẩm xây dựng dài, sản phẩm xây dựng do nhiều người làm ra Thời gian hoàn thành sản phẩm hay công trình xây dựng kéo dài nhiều ngày, nhiều tháng, thậm chí nhiều năm. Đặc điểm này cho thấy cần đặc biệt quan tâm đến sự thay đổi giá cả trong quá trình thi công, sự thay đổi của công nghệ xây dựng và chủ đầu tư… Sản phẩm xây dựng được hoàn thành bao gồm sự tham gia của nhiều người (từ vài chục đến vài vạn người), chất lượng của dản phẩm xây dựng phụ thuộc vào chất lượng công tác của nhiều người tham gia và sự hợp tác của nhiều người trong quá trình sản xuất. 6
1.4.3. Sản phẩm xây dựng không nhất định, không hoặc rất khó di chuyển, tuyệt đối không được phép có tỷ lệ phế phẩm Do rất nhiều nguyên nhân khác nhau như: sản phẩm xây dựng được hoàn thành trong thời gian dài, được tạo bởi nhiều loại vật liệu, được kết hợp bởi lao động thủ công và cơ giới với mức độ khác nhau… nên sản phẩm xây dựng không thể giống nhau hoàn toàn. Sản phẩm xây dựng có kích thước lớn, có trọng lượng lớn, thường gắn liền với đất nên ngoài một số công trình đặc biệt, sản phẩm xây dựng không thể di chuyển được. Công trình xây dựng thường chiếm vốn đầu tư lớn hoặc rất lớn, nó là nơi làm việc, sinh hoạt, học tập của nhiều người, trong công trình còn được trang bị nhiều máy móc, thiết bị hiện đại phục vụ sản xuất, sinh hoạt… có giá trị lớn. Vì vậy, sản phẩm xây dựng không được phép có tỷ lệ phế phẩm. 1.4.4. Sản phẩm xây dựng chịu ảnh hưởng của nhiều sự thay đổi Bản vẽ kỹ thuật của sản phẩm xây dựng thường rất nhiều và hay bị thay đổi, bổ sung. Do điều kiện sản xuất do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan cũng hay bị thay đổi. Số lượng, chất lượng cán bộ và công nhân tham gia làm ra sản phẩm cũng thường thay đổi và không thuần nhất. 1.5. Các yêu cầu trong thi công xây dựng công trình Một công trình xây dựng bất kỳ phải đảm bảo các yêu cầu sau: - An toàn: Đây là vấn đề cần đặt lên hàng đầu, nhằm đảm bảo cho các yêu cầu khác; - Tiến độ: Các công trình xây dựng luôn cần được nhanh chóng đưa vào sử dụng nhằm đảm bảo hiệu quả đầu tư cao nhất và giảm ô nhiễm trong thi công nên tiến độ luôn cần được đẩy nhanh; - Chất lượng: Quyết định đến việc nghiệm thu công trình, công trình không đảm bảo chất lượng gây thiệt hại rất lớn trong quá trình khai thác sau này; - Giá thành: Trong bối cảnh thị trường cạnh tranh quyết liệt thì giá thành là một yếu tố quan trọng nhằm đem lại lợi nhuận cho cả nhà thầu và chủ đầu tư công trình. 7
Chƣơng 2 CÔNG TÁC ĐẤT VÀ GIA CỐ NỀN MÓNG 2.1. Khái niệm 2.1.1. Các loại công trình và công tác đất Trong xây dựng, đa số các công trình đều có phần công tác đất. Công tác đất chiếm một tỷ trọng tương đối lớn, nó quyết định chất lượng và tiến độ thi công công trình. Nếu tách riêng công tác đất với khối lượng lớn thì có thể coi nó là một công trình làm đất. Có thể phân loại các công trình làm đất theo nhiều cách khác nhau. 2.1.1.1. Các loại công trình đất a. Chia theo độ bền công trình Có hai loại: công trình vĩnh cửu và công trình tạm thời. - Công trình vĩnh cửu: Là công trình có thời gian sử dụng lâu dài như nền đường bộ, đường sắt, đê đập, kênh mương… - Công trình tạm thời: Chỉ phục vụ trong thời gian thi công như hố móng, rãnh đặt đường ống. b. Chia theo hình dạng công trình Gồm hai loại: công trình chạy dài và công trình tập trung. - Công trình chạy dài: Đê, đập, đường sá… là các công trình có tiết diện ngang nhỏ so với tổng chiều dài công trình; - Công trình tập trung: Hố móng, san mặt bằng… là các công trình có kích thước theo hai phương gần bằng nhau. 2.1.1.2. Các loại công tác đất Trong công tác thi công thường có các loại công tác đất sau: - Đào: Hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống độ cao thiết kế, thể tích đất đào: V+. Ví dụ: đào hố móng rộng, đào kênh, đào đường hầm… - Đắp: Nâng độ cao mặt đất tự nhiên lên độ cao thiết kế, thể tích đất đắp: V-. Ví dụ: đắp nền, đắp đê, đắp đập đất… - San: Làm phẳng một diện tích đất, san bao gồm đào và đắp, lượng đất được giữ nguyên. San có thể kết hợp với đào và đắp. Ví dụ: san bằng mặt đất, san đồi, san nền đường, san đất đắp. - Hớt (bóc): Lấy lớp đất không sử dụng ở trên (đất mùn, đất thực vật, đất ô nhiễm), hớt theo độ dày lớp đất lấy đi. 8
- Lấp: Là việc làm cho chỗ đất trũng cao bằng khu vực xung quanh, lấp đất phụ thuộc độ cao tự nhiên của khu vực xung quanh. Ví dụ: lấp rãnh, lấp móng, lấp quanh công trường vừa xây xong… 2.1.2. Phân cấp đất - Là cách phân loại đất dựa trên mức độ khó dễ khi thi công (bằng thủ công hoặc bằng máy). - Cấp đất càng cao thì càng khó thi công. - Phân cấp bằng bằng phương pháp thủ công: Dựa vào mức độ hao phí thời gian của người công nhân, khi đào một khối lượng nhất định. Thời gian đào trên thể tích càng lớn thì cấp đất càng cao. - Phân cấp theo cơ giới: Dựa vào mức độ hao phí ca máy của máy đào 1 gàu khi đào một khối lượng đất nhất định V. Số ca máy đào trên đơn vị thể tích càng cao thì cấp đất càng lớn hay loại đất đó càng rắn. 2.1.2.1. Phân cấp đất dựa trên việc thi công đất bằng thủ công Có thể phân thành 4 cấp theo bảng sau: Bảng 2.1. Phân cấp đất trong thi công thủ công Công cụ Cấp Tên các loại đất tiêu chuẩn đất xác định - Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất đen, đất mùn, đất cát pha sét, đất sét, đất hoàng thổ, đất bùn. - Các loại đất trên có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm ở mức độ < 20%, không có rễ cây to, có độ ẩm tự I nhiên, dạng nguyên thổ hoặc tơi xốp, hoặc được đem từ nơi khác đến đổ nhưng đã bị nén chặt tự nhiên. - Cát đen, cát vàng có độ ẩm tự nhiên. - Sỏi, đá dăm, đá vụn đổ thành đống. - Gồm các loại đất ở cấp I có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch Dùng vỡ, đá dăm, mảnh chai ở mức độ > 20%, không lẫn các rễ xẻng, mai cây to, có độ ẩm tự nhiên hoặc khô. hoặc cuốc II - Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng có lẫn sỏi sạn, bàn xắn mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm ở mức độ < 20%, không có rễ được thành cây to, có độ ẩm tự nhiên hoặc khô rắn, dạng nguyên thổ hoặc miếng được đem từ nơi khác đến đổ nhưng đã bị nén chặt tự nhiên. mỏng. 9
Công cụ Cấp Tên các loại đất tiêu chuẩn đất xác định - Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng, sét đỏ, đất đồi Dùng cuốc núi có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai III chim mới ở mức độ > 20% có lẫn các rễ cây, có độ ẩm tự nhiên hoặc cuốc được. khô cứng hoặc đem đổ ở nơi khác đến nhưng có đầm nén. - Các loại đẩt trong đất cấp III có lẫn đá hòn, đá tảng. IV - Đá ong, đá phong hóa, đá vôi phong hóa có cuội sỏi dính kết ở đá vôi, xít non, đá quặng các loại đã nổ mìn vỡ nhỏ. 2.1.2.2. Phân cấp đất dựa trên việc thi công đất bằng máy a. Phân nhóm đất cho máy xúc (4 nhóm) Bảng 2.2. Phân nhóm đất cho máy xúc Nhóm Mô tả loại đất - Đất có cây cỏ mọc không lẫn rễ cây và đá tảng, đất có lẫn đá dăm. - Cát khô, cát có độ ẩm tự nhiên, á cát, không có lẫn đá dăm. - Đất bùn dầy dưới 20 cm, không có rễ cây, sỏi sạn hoặc đất khô lẫn đá I có đk > 30 cm. - Đất đồng bằng có lớp trên dầy < 80 cm hoặc đất vun thành đống bị nén chặt. - Sỏi sạn có lẫn đá to. - Đất sét ướt mềm không lẫn đá dăm, á sét nhẹ, á sét nặng lẫn đất bùn II dầy dưới 30 cm có lẫn rễ cây. - Đất đồng bằng có lớp dưới dầy từ 0,8 - 2 m. - Đất cát mềm lẫn sỏi cuội < 10%. - Đất sét nặng vỡ từng mảng, đất sét lẫn đá dăm dùng xẻng, mai mới xắn được. - Đất bùn dầy < 40 cm. III - Đất đã được nổ, phá. - Đất đồng bằng có lớp dưới từ 2 - 3,5 m. - Đất đỏ, vàng ở vùng đồi núi có lẫn đá ong, sỏi nhỏ, kết cấu đặc, cứng. - Đất cứng lẫn đá quả dừa hay sít non. IV - Đất sét cứng từng lớp lẫn đá thạch cao mềm, đất đã được nổ phá. 10
b. Phân nhóm đất cho máy ủi (3 nhóm) Bảng 2.3. Phân nhóm đất cho máy ủi Đất nhóm Mô tả loại đất - Lớp đất cỏ mọc không lẫn rễ cây và đá dăm. - Á sét nhẹ. I - Đất bùn không có rễ cây dầy < 20 cm. - Đất đồng bằng có lớp trên dầy < 60 cm. - Đất vun thành đống bị nén. - Sỏi sạn không có lẫn đá to. - Đất sét mềm ướt không lẫn lộn đá dăm hoặc á sét nặng II - Đất bùn dầy > 30 cm - Đất lẫn đá tảng. - Đất đồng bằng dầy trên 1,2 m. - Đất sét vỡ từng mảng, xẻng, mai không xắn được. - Đất sét lẫn sỏi sạn, đá dăm, cát khô. III - Đất bùn dầy trên 30 cm. - Đất lẫn đá tảng. - Đất đồng bằng dầy trên 1,2 m. 2.1.3. Các tính chất của đất ảnh hưởng đến thi công Đất là một môi trường phức tạp có nhiều yếu tố ảnh hưởng (cơ, lý hoá). Trong bài giảng này chỉ đề cập tới các tính chất có ảnh hưởng lớn nhất tới kỹ thuật thi công đất và đến giá thành công trình đất và năng suất thi công của máy làm đất: trọng lượng riêng, độ ẩm, độ dốc tự nhiên, độ tơi xốp, lưu tốc cho phép… 2.1.3.1. Trọng lượng riêng của đất γ - Định nghĩa: Là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên. - Công thức xác định: G  (daN / m3 ) (2.1) V Trong đó: G là trọng lượng của khối đất (daN) có trong thể tích V (m3). - Tính chất: Đất có trọng lượng riêng càng lớn, công lao động chi phí để thi công càng cao. 11
2.1.3.2. Độ ẩm của đất - Định nghĩa: Là tỷ lệ % của nước chứa trong một thể tích đất, kí hiệu là W (%). - Công thức xác định: G  G0 W 100(%) (2.2) G0 Trong đó: G, Go là trọng lượng tự nhiên và trọng lượng khô của mẫu thí nghiệm, daN. - Tính chất: + Độ ẩm của đất ảnh hưởng đến công lao động làm đất rất lớn. Độ ẩm của đất thể hiện độ tồn tại của nước trong thể tích đất. Mặc dù khi xét đến mức độ khó dễ đến công tác thi công ta phải xét đến nhiều yếu tố khác nữa nhưng nhìn chung độ ẩm ảnh hưởng khá lớn đến công tác thi công. Đất ướt quá hay khô quá đều làm quá trình thi công đất khó khăn; + Đất khô quá làm cho chi phí việc đào đất tăng lên, làm giảm năng suất đào đất; + Đất ướt quá thì gây dính, cản trở độ cơ động của các thiết bị thi công, vệ sinh lao động trên công trường; + Độ ẩm của đất ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đầm đất. Mỗi loại đất muốn đạt được năng suất và hiệu quả cao trong quá trình đầm thì phải đạt được độ ẩm đầm nén tối ưu. Thông thường mỗi loại đất có một độ ẩm mà ở đó đất có thể đầm chặt nhất (lúc đó nước trong đất đóng vai trò như dầu mỡ bôi trơn trên bề mặt hạt đất tạo lực dính giữa các hạt đất và làm cho đất có độ chặt cần thiết). - Dựa vào độ ẩm mà người ta phân ra các loại đất như sau: + Đất khô có: W < 5%; + Đất ẩm có:W = 5% - 30%; + Đất ướt có: W > 30%. - Có thể xác định gần đúng trạng thái của đất bằng cách bốc đất kiểm tra thử. 2.1.3.3. Độ dốc tự nhiên của đất - Định nghĩa: Là góc nội ma sát của đất lớn nhất của mái dốc khi ta đào hay đắp mà không gây sụt lở đất. Ký hiệu là i. 12
t¶i träng H a B Hình 2.1. Độ dốc tự nhiên của mái dốc - Công thức: H i  tan a  (2.3) B Trong đó: + a: Góc của mặt trượt, o; + B: Chiều rộng của mái dốc, m; + H: Chiều cao hố đào, m. - Ngược lại với góc dốc thì ta có độ soải của mái dốc: 1 B m    cot a (2.4) i H - Tính chất: + Độ dốc tự nhiên phụ thuộc vào: Góc ma sát trong của các hạt đất, độ dính của đất, tải trọng tác dụng lên mặt đất và chiều sâu hố đào (càng đào sâu càng dễ gây sụt lở, do đó càng đào sâu thì góc đào càng phải rộng); + Khi góc dốc  của khối đất vượt qua góc dốc tự nhiên a thì sự cân bằng của mái dốc được giữ bởi lực ma sát Ntg và lực dính C (AC) tác dụng lên mặt phẳng trượt. Khi tổng các lực này nhỏ hơn lực trượt T làm mái dốc sẽ bị sụp đổ (Hình 2.2). Trong đó: + Q: Trọng lượng của khối lăng trụ ABC, daN; + : Góc giữa mặt phẳng trượt và mặt phẳng nằm ngang, o. 13
b c T n q  a  a Hình 2.2. Điều kiện cân bằng của mái dốc + Độ dốc tự nhiên có ảnh hưởng rất lớn tới các biện pháp thi công đào, đắp đất. Biết được các độ dốc tự nhiên của đất ta mới đề ra được biện pháp thi công có hiệu quả. Ví dụ: Thi công có mái dốc hay không có, bố trí các máy móc thi công nằm ngoài khu vực đào hố móng, bố trí các đống đất đổ trên mặt bằng, nếu mặt bằng chật hẹp thì phải chống tường hố đào; + Khi đào đất tạm thời phải tuân theo độ dốc cho phép cho ở bảng 1. Bảng 2.4. Độ dốc mái đất của các hố đào tạm thời Độ dốc lớn nhất cho phép khi chiều số hố móng bằng (m) 1,5 m 3m 5m Loại đất Góc Tỉ lệ Góc Tỉ lệ Góc Tỉ lệ nghiêng độ nghiêng độ nghiêng độ mái dốc dốc mái dốc dốc mái dốc dốc Đất mượn 56 1:0,67 45 1:1 38 1:1,25 Đất cát và cát cuội ẩm 63 1:0,50 45 1:1 45 1:1 Đất cát pha 76 1:0,25 56 1:0,67 50 1:0,85 Đất thịt 90 1:0 63 1:0,50 53 1:0,75 Đất sét 90 1:0 76 1:0,25 63 1:0,5 Hoàng thổ và những loại đất tương tự trong 90 1:0 63 1:0,50 63 1:0,5 trạng thái khô 14
Chiều sâu của một số hố đào vách thẳng đứng mà không cần chống đỡ trong các loại đất khác nhau: Bảng 2.5. Bảng hạn chế về chiều sâu hố đào không cần chống Loại đất Chiều sâu không vƣợt quá Đất cát và đất lẫn sỏi sạn 1m Đất cát pha 1,25 m Đất thịt và đất sét 1,5 m Đất thịt chắc và đất sét chắc (khi 2m đào phải dùng cuốc chim, xà beng) 2.1.3.4. Độ tơi xốp  - Định nghĩa: Là tính chất thể hiện khả năng thay đổi thể tích của đất trước và sau lúc đào. Ký hiệu:  (%). - Công thức xác định: V  V0  100(%) (2.5) V0 Trong đó : + V0: Thể tích đất nguyên thổ (nằm nguyên vị trí của nó ở vỏ trái đất khi kiến tạo), m3; + V: Thể tích đất sau khi đào lên đổ đống trên bờ hoặc trong thùng xe vận chuyển, m3. - Tính chất: Có hai hệ số tơi xốp: + 0: C tơi xốp ban đầu khi đất đào lên chưa đầm nén; + : V tơi xốp sau khi đất đã đầm nén. Bảng 2.6. Độ tơi xốp của đất Loại đất Độ tơi xốp ban đầu Độ tơi xốp sau khi đầm Đất cát, sỏi 8 - 15% 1 - 2,5% Đất dính cấp I - IV 20 - 30% 3 - 4% Đất đá 30 - 45% 10 - 30% 15
Bảng 2.7. Hệ số chuyển từ tự nhiên sang đất tơi Hệ số chuyển từ tự Tên đất Ghi chú nhiên sang đất tơi Cuội 1,26 - 1,32 Đất sét 1,26 - 1,32 Sỏi nhỏ và trung 1,14 - 1,26 Đất hữu cơ 1,20 - 1,28 Hoàng thổ 1,14 - 1,28 Cát 1,08 - 1,07 Đối với từng loại đất cụ Cát lẫn đá dăm và sỏi 1,14 - 1,28 thể, phải thí nghiệm kiểm Đất cứng đã nổ mìn tơi 1,45 - 1,50 tra lại hệ số tơi xốp của Đất pha cát nhẹ 1,14 - 1,28 đất tại hiện trường Đất pha cát nhẹ nhưng 1,26 - 1,32 lẫn cuội, sỏi, đá dăm Đất pha sét nặng không 1,24 - 1,30 lẫn cuội, sỏi, đá dăm Đất cát pha có lẫn cuội, 1,14 - 1,28 sỏi, đá dăm - Đất càng rắn chắc hay cấp đất càng lớn thì độ tơi xốp càng lớn, khi thi công sẽ gặp nhiều khó khăn, giá thành thi công tăng. Tăng khối lượng đất thừa phải vận chuyển ra khỏi mặt bằng. - Đất xốp, rỗng có độ tơi xốp nhỏ, có khi có giá trị âm. 2.1.3.5. Lưu tốc cho phép - Định nghĩa: Là tốc độ của dòng chảy mà không gây xói lở đất. - Tính chất: + Đất có lưu tốc cho phép càng lớn thì khả năng chống xói mòn càng cao; + Đối với các công trình bằng đất có tiếp xúc với dòng chảy như đập, kênh, mương… cần quan tâm đến tính chất này khi chọn đất thi công; + Muốn tránh xói lở đất thì lưu tốc dòng nước chảy theo mặt đất không được lớn hơn một trị số ở đó các hạt đất bắt đầu bị lôi cuốn đi. - Một số lưu tốc cho phép của một số loại đất: 16