0
ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT
NGUYỄN ĐÌNH DŨNG – NGUYỄN CHÂU LÂN
– ĐẶNG HỒNG LAM
BÀI GIẢNG
NỀN
VÀ
MÓNG
THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823 - 10:2017
HÀ NỘI, THÁNG 7-2019
1
MỤC LỤC
Trang
CHƢƠNG 1 - MÓNG NÔNG
1.1.
TỔNG QUAN VỀ MÓNG NÔNG
3
1.1.1.
Giới thiệu chung về móng nông
3
1.1.2.
Phân loại móng nông
3
1.2.
CẤU TẠO MÓNG NÔNG
4
1.2.1.
Cao độ của móng nông
5
1.2.2.
Các kích thước của móng nông
5
1.3.
THIẾT KẾ MÓNG NÔNG
6
1.3.1.
Thiết kế móng nông theo trạng thái giới hạn cường độ
6
1.3.2.
Thiết kế theo trạng thái giới hạn sử dụng
20
1.3.3.
Thiết kế theo trạng thái giới hạn đặc biệt
30
CHƢƠNG 2 - MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ
2.1.
TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ
35
2.1.1.
Giới thiệu chung về móng cọc đường kính nhỏ
35
2.1.2.
Phân loại móng cọc
36
2.2.
CẤU TẠO MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH NHỎ
39
2.2.1
Cấu tạo cọc BTCT đường kính nhỏ
39
2.2.2.
Cấu tạo bệ cọc
42
2.3.
DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC ĐƠN
45
2.3.1.
Khái quát về sức chịu tải của cọc
45
2.3.2.
Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn theo vật liệu
47
2.3.3.
Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn theo đất nền
48
2.3.4.
Dự tính sức chịu tải dọc trục của nhóm cọc
61
2.3.5.
Sức chịu tải của cọc khi chịu nhổ
63
2.4.
DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI NGANG TRỤC CỦA CỌC
63
2.4.1.
Tổng quan về sức chịu tải ngang trục của cọc đơn
63
2.4.2.
Tổng quan về sức chịu tải ngang trục của nhóm cọc
76
2.5.
THÍ NGHIỆM CỌC TẠI HIỆN TRƢỜNG
77
2.5.1.
Thí nghiệm nén tĩnh
77
2.5.2.
Thí nghiệm thử động biến dạng lớn (PDA
84
2.5.3.
Thí nghiệm tải trọng động theo độ chối của cọc
92
2.6.
THIẾT KẾ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG
95
2.6.1.
Móng tương đương
95
2.6.2.
Dự tính độ lún của nhóm cọc
95
2.7.
THIẾT KẾ MÓNG CỌC
99
2.7.1
Lựa chọn số cọc và cách bố trí cọc
99
2.7.2.
Kiểm toán móng cọc theo TTGH cường độ
101
2.7.3.
Kiểm toán móng cọc theo TTGH sử dụng
108
2.8.
THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÓNG CHO TRƢỜNG HỢP ĐẶC BIỆT
108
2.8.1.
Cọc chịu ma sát âm
108
2.8.2.
Thiết kế cọc khi chịu lực ngang tại mố cầu
109
2.9.
THI CÔNG MÓNG CỌC ĐÓNG
110
2.9.1.
Thi công ở những nơi không có nước mặt
110
2.9.2.
Thi công ở nơi có nước mặt
111
CHƢƠNG 3 - MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN
3.1.
TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN
120
3.1.1.
Giới thiệu chung về cọc đường kính lớn
120
3.1.2.
Giới thiệu về cọc ống BTCT đường kính lớn
120
3.1.3.
Giới thiệu về cọc khoan nhồi
3.2.
CẤU TẠO MÓNG CỌC ỐNG BTCT ĐƢỜNG KÍNH LỚN
122
2
3.2.1.
Cấu tạo cọc ống BTCT đường kính lớn
122
3.2.2.
Liên kết cọc vào bệ cọc và chân cọc vào tầng đá gốc
123
3.3.
THI CÔNG CỌC ỐNG BTCT ĐƢỜNG KÍNH LỚN
125
3.3.1.
Công nghệ hạ cọc ống BTCT đường kính lớn
125
3.3.2.
Trình tự thi công
125
3.4.
CẤU TẠO CỌC KHOAN NHỒI
126
3.4.1.
Cấu tạo cọc khoan nhồi đường kính lớn
126
3.4.2.
Cấu tạo bệ cọc khoan nhồi (móng cọc đường kính lớn)
129
3.5.
THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
131
3.5.1.
Tổng quan về công tác thi công cọc khoan
131
3.5.2.
Công nghệ khoan tạo lỗ
131
3.5.3.
Gia công và hạ lồng cốt thép
137
3.5.4.
Đổ bê tông cọc khoan nhồi
138
3.6.
CÁC SỰ CỐ KHI THI CÔNG VÀ KHUYẾT TẬT CỦA CỌC
KHOAN
141
3.6.1.
Các sự cố khi thi công cọc khoan
141
3.6.2.
Các khuyết tật của cọc khoan nhồi
145
3.7.
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN
148
3.7.1.
Hệ số sức kháng của cọc khoan
148
3.7.2.
Dự tính sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi
149
3.7.3.
Khả năng chịu tải của nhóm cọc khoan
155
3.7.4.
Sức kháng nhổ của cọc đơn và nhóm cọc
157
3.8.
THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐƢỜNG KÍNH LỚN
157
3.8.1.
Kiểm toán móng cọc đường kính lớn theo TTGH cường độ
157
3.8.2.
Kiểm toán móng cọc đường kính lớn theo TTGH sử dụng
157
3.8.3.
Thiết kế móng cọc theo TTGH đặc biệt
159
CHƢƠNG 4 - XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NỀN ĐẤT YẾU
4.1.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT YẾU
166
4.1.1.
Tổng quan về đất yếu
166
4.1.2.
Phân loại đất yếu
166
4.1.3.
Các vấn đề đặt ra với đất yếu
167
4.1.4.
Một số phương pháp xử lý nền đất yếu thường được sử dụng
167
4.2.
PHƢƠNG PHÁP ĐỆM CÁT VÀ BỆ PHẢN ÁP
169
4.2.1.
Phương pháp tầng đệm cát (thay đất)
169
4.2.2.
Phương pháp bệ phản áp
172
4.3.
PHƢƠNG PHÁP CỌC CÁT ĐẦM VÀ CỌC ĐÁ
173
4.3.1.
Giới thiệu về công nghệ cọc cát đầm
173
4.3.2.
Thi công cọc cát đầm chặt
173
4.3.3.
Giới thiệu về công nghệ cọc đá
175
4.3.4.
Thi công cọc đá
176
4.3.5.
Thiết kế cọc cát đầm chặt và cọc đá
178
4.4.
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM
188
4.4.1.
Giới thiệu chung về bấc thấm
188
4.4.2.
Những yêu cầu khi thiết kế bấc thấm
189
4.4.3.
Thiết kế tính toán bấc thấm
190
4.4.4.
Thi công cắm bấc thấm
195
4.4.5.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của bấc thấm
196
4.5.
PHƢƠNG PHÁP CỌC XI MĂNG ĐẤT
197
4.5.1.
Công nghệ Jet – Grouting
197
4.5.2.
Công nghệ CDM (Cement Deep Mixing)
201
4.5.3.
Phương pháp tính toán thiết kế cọc xi măng-đất
202
3
CHƢƠNG 1
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÓNG NÔNG
1.1.1. Giới thiệu chung về móng nông
Hình 1.1 -Toàn cảnh trụ cầu dạng móng nông
MNCN mực nước cao nhất MNTN mực nước thấp nhất
MNTT mực nước thông thuyền MNTC mực nước thi công
htt cao độ thông thuyền
Móng nông là loại móng có chiều sâu chôn móng (h) nhỏ hơn 5 ~6 m. Chiều sâu h có thể được
tính từ mặt đất hoặc từ MNTN đến đáy móng
Móng nông có hình dạng kết cấu đơn giản, với móng trụ mố cầu thường chọn hình chữ nhật
hoặc hình vuông, biện pháp thi công tương đối dễ dàng và thông thường thì móng nông có chi
phí rẻ.
Tuy nhiên, móng nông có một số nhược điểm như: do chiều sâu chôn móng nhỏ, nên độ ổn định
về lật, trượt của móng nông kém (chịu mômen và lực ngang). Ở các lớp đất phía trên có sức
chịu tải không lớn (trừ khi lớp đá gốc gần mặt đất) nên sức chịu tải nền đất là không cao và do
đó móng nông chỉ chịu được tải trọng công trình nhỏ. Trong trường hợp mực nước mặt nằm sâu
thì phương án thi công tương đối phức tạp do phải tăng chiều dài cọc ván và các công trình phụ
trợ khi thi công.
1.1.2. Phân loại móng nông
(1). Theo vật liệu làm móng
Móng đá xây giống như móng gạch xây, móng đá xây phải được thi công từ dưới lên trên và khả
năng tạo hình của đá xây là kém nên cũng làm kéo dài thời gian thi công, giảm hiệu quả kinh tế.
Móng đá xây ít được sử dụng trong công trình cầu đường có yêu cầu về thời gian ngắn và chất
lượng công trình cao. Móng bê tông có khả năng tạo hình tốt, thời gian thi công nhanh, khả
năng chịu nén tốt nhưng khả năng chịu kéo rất kém. Móng bê tông cốt thép có các ưu điểm của
móng bê tông, đồng thời có khả năng chịu kéo tốt. Hiện tại loại móng này được áp dụng phổ
biến và rộng rãi nhất do tính thích ứng trong thi công và khả năng chịu tải tốt.
(2). Theo kích thước móng
300 300
200
2000
200 1600
2000
7000
3000
1000
200
1000
200
1600
1750
2000
250
2000
1000
(M§SX)
+1.50
0.00(C§M§)
SÐt pha
-2.00
-4.00
SÐt pha
-6.00
+1.50(C§§B)
(C§§B)
(MNTN)
4
Móng đơn là loại móng có cả ba kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) đều nhỏ. Móng
băng là móng có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dày. Móng bè (móng
bản) là loại móng có chiều dài và chiều rộng đều lớn hơn rất nhiều so với chiều dày.
(3). Theo vị trí tác dụng của tải trọng
Móng có tải trọng tác dụng đúng tâm điểm đặt của tải trọng nằm trọ tâm của móng. Móng có
tải trọng tác dụng lệch tâm điểm đặt của tải trọng nằm lệch khỏi trọng tâm móng, điểm đặt tải
trọng càng xa trọng tâm thì lệch tâm càng lớn. Móng có tải trọng ngang lớn thường xuyên ví
dụ khi mố cầu có chiều cao lớn thì áp lực đất phía sau lưng mố sinh ra lực ngang lớn tác dụng
lên móng.
(4). Theo biện pháp thi công
Phương pháp thi công tại chỗ có ưu điểm tận dụng được nhân công, tạo ra khối bê tông móng
có tinh liên tục và dễ dàng khắc phục những sai số trong thi công. Không đỏi hỏi kỹ thuật thi
công quá cao và chính xác. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian thi công lâu, dẫn đến
chịu ảnh hưởng của yếu tố thiên nhiên; Chất lượng bêtông không tốt bằng phương pháp lắp
ghép do diều kiện bảo dưỡng tại hiện trường không đảm bảo như trong nhà xưởng; Cần nhiều
thiết bị và máy móc phụ trợ trong khi thi công dẫn đến tăng chi phí.
Phương pháp thi công lắp ghép có ưu điểm thời gian thi công nhanh và việc đúc bê tông không
cần đòi hỏi phải trình tự, cho nên rút ngắn được thời gian thi công công trình. Chất lượng bê
tông đảm bảo do được bảo dưỡng trong nhà xưởng, giảm được số lượng thiết bị và vật liệu phục
vụ cho thi công do đó giảm được chi phí. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là chất
lượng mối nối thi công, các mặt cắt nối là nơi xung yếu; Yêu cầu khi đúc sẵn phải đảm bảo
chính xác thì mới lắp ráp được; Khối bê tông móng là kém đồng nhất.
1.2. CẤU TẠO MÓNG NÔNG
Những vấn đề về kết cấu, thuỷ lực và địa kỹ thuật của thiết kế móng phải được phối hợp và phân
biệt giải quyết trước khi duyệt thiết kế sơ bộ.
Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ thiết kế cho xói phải
được xét đến ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng. Những hậu quả của
sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ kiểm tra xói cầu phải được xét đến ở trạng
thái giới hạn đặc biệt. Xói ở móng cầu được nghiên cứu cho 2 điều kiện:
Lũ thiết kế xói: Vật liệu đáy sông trong lăng thể xói ở phía trên đường xói chung
được giả định là đã được chuyển đi trong các điều kiện thiết kế. Lũ thiết kế do mưa
kèm triều dâng hoặc lũ hỗn hợp thường nghiêm trọng hơn là lũ 100 năm hoặc lũ tràn
với chu kỳ tái xuất hiện nhỏ hơn. Các trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới
sử dụng phải áp dụng cho điều kiện này.
Lũ kiểm tra xói: ổn định móng cầu phải được nghiên cứu đối với các điều kiện xói
gây ra do lũ dâng đột xuất vì bão mưa kèm triều dâng, hoặc lũ hỗn hợp không vượt
quá lũ 500 năm hoặc lũ tràn với chu kỳ tái xuất hiện nhỏ hơn. Dự trữ vượt quá yêu
cầu về ổn định trong điều kiện này là không cần thiết. Phải áp dụng trạng thái giới
hạn đặc biệt cho điều kiện này.
Đối với các móng được xây dựng dọc theo các sông suối, cần phải đánh giá xói nền đất trong
khi thiết kế. Những nơi có khả năng phát sinh xói thì cần phải có biện pháp bảo vệ thích hợp.
Gradient thủy lực không được vượt quá :
Đối với bùn và đất dính: 0.2
Đối với các loại đất không dính khác: 0.3
Nơi mà nước thấm dưới móng, cần phải xem xét tác động của lực nâng và lực thấm.