Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên

Chia sẻ: Đoàn Toàn | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đất nước ta đang trên đà phát triển, xu thế quốc tế hóa toàn cầu hóa đã và đang diễn ra rộng khắp về mọi măt đời sống. Kéo theo quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng đặc biệt là ở Hà Nội, nơi tập chung dân cư đông đúc, nhu cầu xây dựng nhà ở cả về số lượng quy mô và tính chất là rất lớn đã đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyết. Tuy nhiên quá trình xây dựng gặp không ít khó khăn. Trong những năm gần đây, Hà Nội đang tập trung xây dựng các khu...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên

Mở Đầu. Đất nước ta đang trên đà phát triển, xu thế qu ốc tế hóa toàn c ầu hóa đã và đang di ễn ra rộng khắp về mọi măt đời sống. Kéo theo quá trình đô thị hóa di ễn ra nhanh chóng đặc biệt là ở Hà Nội, nơi tập chung dân cư đông đúc, nhu c ầu xây d ựng nhà ở c ả v ề s ố l ượng quy mô và tính chất là rất lớn đã đặt ra nhiều vấn đề cần phải gi ải quyết. Tuy nhiên quá trình xây dựng gặp không ít khó khăn. Trong nh ững năm gần đây, Hà N ội đang t ập trung xây dựng các khu chung cư cao tầng cho phù hợp v ới xu h ướng phát tri ển chung c ủa đ ất nước. Để giải quyết vấn đề này thì đòi hỏi phải có sự nghiên c ứu m ột cách t ỉ m ỉ và chính xác các vấn đề (ĐCCT) đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thu ật cũng nh ư đ ộ b ền công trình, hạn chế tới mức tối đa nhưng sai sót trong quá trình thi ết kế thi công và khi đ ưa vào s ử dụng công trình. Sau khi học xong môn học “Địa Chất Công Trình chuyên môn” cùng v ới nh ững kiến thức đã thu nhận, nhằm giúp sinh viên c ủng c ố, nắm ch ắc và m ở r ộng ki ến th ức áp dụng để giải quyết những vấn đề cụ thể sau khi ra làm vi ệc trong th ực t ế. Nhóm chúng e được bộ môn Địa Chất Công Trình giao cho làm đồ án môn học với đề tài: “ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà A4 thu ộc khu chung c ư ph ường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội.Thiết kế khảo sát địa chất công trình ph ục v ụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên.” Đồ án môn học khảo sát địa chất công trình có vai trò quan tr ọng nó giúp cho m ỗi sinh viên: ♦ Củng cố những kiến thức đó học về khoa học ĐCCT và những môn h ọc khác, đ ặc bi ệt là ĐCCT chuyên môn cho các dạng công trình khác nhau. ♦ Nắm được các bước, cũng như biết cách bố trí, quy ho ạch, lu ận ch ứng các công tác khảo sát cho các giai đoạn thiết kế ♦ Làm cơ sở để sinh viên việc làm đồ án tốt nghiệp sau này đ ạt k ết qu ả t ốt nh ất. Sau m ột thời gian làm đồ án môn học, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự h ướng d ẫn t ận tình, chu đáo của thầy giáo Tô Xuân Vu giảng dạy môn Đ ịa chất công trình, em đã hoàn thành đồ án với những nội dung sau: - Mở Đầu: Sự cần thiết, ý nghĩa, mục đích, của việc làm đồ án môn học,… tên đ ồ án được giao. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 1 Lớp:DCTV-DCCT K54
- Chương 1: Đánh giá điều kiện ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội . Chương 2: Dự báo các vấn đề ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội . Chương 3: Thiết kế phương án khảo sát ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội . - Kết luận: Thành quả đồ án đạt được, những khó khăn, thuận lợi và những kiến nghị cần thiết. Tuy nhiên, do ki ến th ức chuyên môn cũng nh ư kinh nghi ệm th ực t ế còn h ạn chế nên bản đồ án này khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý c ủa các thầy cô và các bạn. Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tô Xuân Vu cùng các thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đ ồ án này. Em xin chân thành cảm ơn.! Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 2 Lớp:DCTV-DCCT K54
CHƯƠNG I: Đánh giá điều kiện ĐCCT nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang,Thanh Xuân,Hà Nội . Khu nhà chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân, Hà Nội được xây dựng trên diện tích mặt bằng khoảng 29000m2. Quy mô nhà khác nhau, nhà thấp nhất có quy mô 2 tầng, nhà cao nhất có quy mô 15 tầng. Trong giai đoạn nghiên cứu thiết kế cơ sở, đã thu thập đầy đủ tài liệu thông tin từ nguồn tài liệu đã công bố, giai đoạn này công tác khảo sát ĐCCT sơ lược và khảo sát ĐCCT sơ bộ đã được tiến hành. Từ đó đã lập được sơ bộ tài liệu thực tế của khu vực gồm: Sơ đồ bố trí mặt bằng, Tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình sơ bộ. Dựa vào công tác khảo sát thu thập được, chúng tôi tiến hành đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực khảo sát như sau: I. VÞ trÝ, ®Þa h×nh khu vùc kh¶o s¸t: Dựa vào sơ đồ tài liệu thực tế khảo sát ĐCCT sơ bộ ta thấy, công trình xây d ựng thuộc khu Chung cư phường Kim Giang, quận Thanh Xuân, Hà N ội. Đ ịa hình khu xây dựng đã được san lấp khá bằng phẳng, độ chênh cao không đáng kể, dao đ ộng trong khoảng 0,0 đến 0,1 m. Cao độ trung bình +6.05m 1.Địa tầng và tính chất cơ lý của đất: Theo kết quả khoan khảo sát ĐCCT sơ bộ cho biết địa tầng gồm 8 lớp phân bố từ trên xuống 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 chỉ tiêu cơ lí lớp 2 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên w % 21,2 2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm 3 1,9 3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm 3 1,6 4 Khối lượng riêng γs g/cm3 2,7 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,690 6 Độ lỗ rỗng n % 40 Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 3 Lớp:DCTV-DCCT K54
7 Độ bão hoà G % 82,6 8 Giới hạn chảy Wl % 30 9 Giới hạn dẻo Wp % 16,6 10 Chỉ số dẻo Ip % 13,5 11 Độ sệt IS 0,34 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,227 13 Góc ma sát trong φ độ 15026’ 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,031 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,62 ; mk = 4,25 thay số ta có: E0 = 143,65 (KG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 150 26’ A = 0,28 ; B = 2,4 ; D = 4,8; Thay số ta có: R0 = 1,6(kG/cm ). 2 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 chỉ tiêu cơ lí lớp 3 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 29,9 2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1,8 3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 1,4 4 Khối lượng riêng γs g/cm3 2,7 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0,960 6 Độ lỗ rỗng n % 49 7 Độ bão hoà G % 83,4 8 Giới hạn chảy Wl % 34,9 9 Giới hạn dẻo Wp % 21,7 10 Chỉ số dẻo Ip % 13,2 11 Độ sệt IS 0,6 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,2 13 Góc ma sát trong φ độ 10048’ 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,04 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 4 Lớp:DCTV-DCCT K54
Với β = 0,62 mk = 2,5 thay số ta có: E0 = 74,1 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 100 48’ A = 0,21 ; B = 1,90 ; D = 4,31; Thay số ta có: R0 = 1,2(kG/cm2). 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 2,2m. Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 4 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 33,1 2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm 3 1,7 3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm 3 1,3 4 Khối lượng riêng γs g/cm 3 2,7 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 1,075 6 Độ lỗ rỗng n % 51,8 7 Độ bão hoà G % 82,2 8 Giới hạn chảy Wl % 34,8 9 Giới hạn dẻo Wp % 24,2 10 Chỉ số dẻo Ip % 10,1 11 Độ sệt IS 0,84 12 Lực dính kết C kG/ cm 2 0,13 13 Góc ma sát trong φ độ 8025’ 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,059 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,62 mk = 1 thay số ta có: E0 = 21,8 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc] Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 80 25’ A = 0,15 ; B = 1,58 ; D = 3,95; Thay số ta có: R0 = 0,81(kG/cm2). 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 chỉ tiêu cơ lí lớp 5 : STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Độ ẩm tự nhiên W % 44 2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1,62 3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 1,1 4 Khối lượng riêng γs g/cm3 2,66 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 1,383 Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 5 Lớp:DCTV-DCCT K54
6 Độ lỗ rỗng n % 57,8 7 Độ bão hoà G % 86,3 8 Giới hạn chảy Wl % 43,7 9 Giới hạn dẻo Wp % 29,5 10 Chỉ số dẻo Ip % 14,3 11 Độ sệt IS 1,02 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,088 13 Góc ma sát trong φ độ 5006’ 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,098 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,43 mk = 1 Thay số ta có: E0 = 10,4 (kG/cm2) *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 50 06’ A = 0,08 ; B = 1,32 ; D = 3,61; Thay số ta có: R0 = 0,54(kG/cm2). 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 chỉ tiêu cơ lí lớp 6 : 1 Độ ẩm tự nhiên W % 32,9 2 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 2,7 3 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 2,0 4 Khối lượng riêng γs g/cm3 2,7 5 Hệ số rỗng tự nhiên eo 0.95 6 Độ lỗ rỗng n % 25 7 Độ bão hoà G % 93 8 Giới hạn chảy Wl % 46,7 9 Giới hạn dẻo Wp % 27,2 10 Chỉ số dẻo Ip % 19,5 Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 6 Lớp:DCTV-DCCT K54
11 Độ sệt IS 0,3 12 Lực dính kết C kG/ cm2 0,217 13 Góc ma sát trong φ độ 14025’ 14 Hệ số nén lún a 1-2 cm2/kG 0,032 *Mô đun tổng biến dạng: E0 = β, Với β = 0,43 mk = 6 thay số ta có: E0 = 107,23 (kG/cm2). *Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc], Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ; với φ = 140 25’ A = 0,26 ; B = 2,17 ; D = 4,69; Thay số ta có: R0 = 1,67 (kG/cm2). 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 chỉ tiêu cơ lí lớp 7 : THÀN H PHẦN HẠT Gãc M«đun Hàm Khối ma s¸t tổng Sức chịu tải quy ước lượng lượng trong biến phần rieng dạng trăm các nhóm hạt ( mm) 1,0 0,5-1,0 0,25- 0,1-0,25 0,05- - 0,5 0,1 (γs) (φ) (E)o Ro 2,0 % % % % % kG/cm g/cm3 kG/cm2 2 Độ 10 94,4 86,8 34,1 6,4 0 2,65 36 380 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 Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 7 Lớp:DCTV-DCCT K54
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 8 : Khối Góc Mod Sức chịu tải qui ước THÀ lượn ma un NH g sát tổng PHẦ riêng trong biến N dạng HẠT H àm lượn g phần trăm các nhó m hạt (mm ) 10- 5- 2-5 1-2 0,5-1 0,25- 0,1- 0,05- (γs) (φ) (E)o Ro 20 10 0,5 0,25 0,1 % % % % % % % % g/cm3 Độ KG/c KG/c m2 m2 10 48, 40,3 30,4 25,8 19,1 9,5 4 2,66 40 500 4 0 4 2.Đặc điểm địa chất thuỷ 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. 3.Các hiện tượng địa chất động lực công trình: 3.1.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. 3.2.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: Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 8 Lớp:DCTV-DCCT K54
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. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 9 Lớp:DCTV-DCCT K54
CHƯƠNG II DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Vấn đề địa chất công trình là những vấn đề bất lợi về m ặt ổn định, phát sinh trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình. Do đó các vấn đ ề đ ịa ch ất công trình không những phụ thuộc vào điều kiện địa chất tự nhiên mà còn phụ thuộc m ục 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 vi ệc nghiên c ứu các vấn đ ề đ ịa ch ất công trình có ý nghĩa rất quan trọng cho phép chúng ta dự báo những bất l ợi có th ể xảy ra khi xây dựng và sử dụng công trình. Từ đó đề ra các gi ải pháp hợp lý b ảo đ ảm công trình ổn định và kinh tế. Công trình : Nhà A4 thuộc khu chung cư phường Kim Giang, Thanh Xuân, Hà N ội với quy mô 10 tầng (400 T/trụ) đã được tiến hành khảo sát địa chất trong giai đo ạn s ơ b ộ 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 th ể phát sinh nh ững v ấn đ ề 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 A4 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 c ấu trúc đ ất n ền chủ yếu là lớp bùn sét có chiều dày rất lớn, sức chịu tải nh ỏ. Đ ối v ới t ải tr ọng 400T/tr ụ của nhà A4 nếu đặt móng nông sẽ xảy ra hiện tượng lún mạnh gây ảnh hưởng đ ến sự ổn định của công trình. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 10 Lớp:DCTV-DCCT K54
Do đó phương án móng cọc khoan nhồi cho công trình là hợp lý nh ất, vì nó s ẽ gi ải quyết được vấn đề sức chịu tải của đất nền, đảm bảo điều ki ện ổn định, vấn đ ề lún c ủa công trình và điều kiện thi công. Qua đó ta thấy: Đối với khu nhà10 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 400T/trụ) thì các lớp đất phía trên đều không chịu được tải trọng của công trình, ho ặc là chi ều dày l ớp không lớn. Nhưng lớp 8 là lớp tương đối tốt có thể chịu đ ược tải tr ọng c ủa công trình. Căn c ứ 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 10 tầng. Mũi c ọc đ ặt trên l ớp cu ội s ỏi 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 400T/trụ, điều kiện thi công, kết cấu khung chịu lực, tôi chọn loại cọc khoan nh ồi bê tông c ốt thép đ ổ t ại chỗ, tiết diện trụ đặc,đường kính cọc 60 cm, với c ốt thép d ọc tr ục 10 thanh φ 22 loại thép CT5, thép đai φ 8 thép trơn, mác bê tông làm cọc là mác 300#. Ta chọn đài cọc là đài thấp, chiều sâu đáy đài là 2,0 m kể từ nền tự nhiên, đỉnh đài nằm dưới m ặt đất 0,5m, nh ư vậy chiều cao của đài Hđ= 1,5 m, cọc ngàm vào đài một đoạn 0,3 m, như vậy chiều dài của cọc sơ bộ là L = 48,3m. 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 li ệu làm c ọc và theo sức ch ịu tải của đất nền  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: hÖ sè lµm viÖc ®èi víi cäc nhåi bªt«ng theo ph¬ng chuyÓn vÞ th¼ng ®øng, lÊy m1 = 0,85. m2: hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña cäc kÓ ®Õn ¶nh hëng cña ph¬ng ph¸p thi c«ng cäc. Khi thi c«ng trong huyÒn phï sÐt chän m2 = 0,7. Rbt : cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng PL.1-13 giáo trình n ền 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 n ền móng Rct = 2400 (kG/cm2) = 24000 (T/m2); Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 11 Lớp:DCTV-DCCT K54
Fct : diện tích tiết diện cốt thép; Fct =10.π.r2 = 10.3,14 (0,011)2 = 3,8.10^-3(m2). Fbt : diện tích tiết diện phần bê tông; Fbt = F - Fct = 0,2826- 3,8.10^-3 = 0,2788 ( m2). Thay vào công thức ( II-1) ta được: PVL = 1x1x(1250 x 0,2788 x 0,85 x 0,7 + 24000 x 3,8.10^-3 ) = 299 (T).  Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi m ỗi l ớp đất mà cọc đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên di ện tích ti ết di ện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác đ ịnh theo công th ức: p dn =0,7m(α1α2 U ∑(τi li) +α3F.R), Trong đó: - m: hệ số điều kiện làm việc, trong trường hợp này lấy m = 0,85; - α1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và c ọc lấy theo bảng (3.2) ta được α1 = 1; - α2 : hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, lấy theo bảng ta được α2 = 1; - α3 : hệ số ảnh hưởng của việc mở rộng chân cọc đến sức chịu tải của nền đ ất ở mũi cọc (lớp bên), xác định theo bảng 3.4 sách nền móng. α3 = 1 - U : là chu vi cọc (U= 3,14× 0,6 = 1,884( m); - F : tiết diện cọc ,F = 3,14× 0,32 = 0,2826 (m2); - R : cường độ của nền đất dưới mũi cọc (T/m 2), phụ thuộc vào loại đất, chiều sâu mũi cọc, lấy theo bảng (3.6) sách Nền và Móng với l8 = 50m, ta có R = 1500 T/m2; - li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; - τi : ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên c ủa thân c ọc, giá tr ị τi được trình bầy theo như sau: - l2 = 2 m, Is = 0,34 ta có τ2 = 3 T/m2, - l3 = 3,58m, Is = 0,62 ta có τ3 = 0,6 T/m2. - l4 = 2,2m, Is = 0,84 ta có τ4 = 0,3 T/m2. - l5 = 32,52m, Is = 1,02 ta có τ5 = 0 T/m2. - l6 = 1,65m, Is = 0,3 ta có τ6 = 6,4 T/m2. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 12 Lớp:DCTV-DCCT K54
- l7 = 1,28m, ta có τ7 = 10 T/m2. Thay số ta có: PĐN=0,7x0,85((1x1x3,14)(2.3+3,58.0,6+2,2.0,3+32,52.0+1,65.6,4+1,28.10) + 1.0,2826.1500) = 310 (T) So sánh PVL và PĐN ta lấy sức chịu tải tính toán cho cọc là giá trị nhỏ nhất. Vậy sức chịu tải tính toán của cọc là Ptt = 299 (T). * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc. Theo thiết kế, tải trọng tác dụng lên cọc là: ptc =400T/ trụ. Theo tiªu chuÈn TCXD 45 - 78 th× kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tim cäc gÇn nhÊt ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 3d ≤ C ≤ 5d, víi d lµ ®êng kÝnh cäc, d = 0,6 m. Trong trêng hîp nµy ta chän kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tim cäc lµ C = 3d = 1,8m. øng suÊt trung b×nh díi ®¸y mãng lµ : σtb =ptt / (3d) 2 = 299/1.82 = 92,28 T/m2 DiÖn tÝch s¬ bé cña ®¸y ®µi ®îc x¸c ®Þnh nh sau: (II-2) Trong ®ã: Ntc : T¶i träng tiªu chuÈn truyÒn xuèng ®µi cäc, Ntc = 400 T; γ TB: Trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài, ta chọn γ TB = 2,2(T/m3); hd : ChiÒu s©u ®Æt ®¸y ®µi hd = 2,0 m; Thay vµo c«ng thøc (II-2) ta cã: Fsb = 400/( 92,28 – 2,2.2) = 4,55 m2 * X¸c ®Þnh sè lîng cäc trong ®µi Sè lîng cäc trong ®µi ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (II-3) Trong ®ã: β - HÖ sè kinh nghiÖm kÓ ®Õn ¶nh hëng cña t¶i träng ngang vµ m«men, lÊy tõ 1,2 ÷ 1,5, lÊy β = 1,5; Ntc - T¶i träng tiªu chuÈn t¸c dông lªn ®µi cäc, Ntc = 400T; G - Träng lîng ®µi vµ phÇn ®Êt trªn ®µi tÝnh theo c«ng thøc: G = Fsb * *hd (II-4) Trong ®ã: hd - ChiÒu s©u ®¸y ®µi, hd = 2,0m; γ tb - Khèi lîng thÓ tÝch trung b×nh cña ®µi vµ ®Êt trªn ®µi, γ tb = 2,2T/m3; Fsb - DiÖn tÝch s¬ bé cña ®µi, Fsb = 4,55 m2; Thay sè vµo c«ng thøc (II-4) ta ®îc: G = 4,55.2.2,2 = 20,02 T Thay sè vµo c«ng thøc (II-3) ta cã: nc > 1,5.(400+20,02)/299 = 2,10 cọc §Ó ®¶m b¶o cho c¸c cäc lµm viÖc mét c¸ch an toµn ta lÊy nc =3 cäc. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 13 Lớp:DCTV-DCCT K54
Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 14 Lớp:DCTV-DCCT K54
* S¬ ®å bè trÝ cäc trong ®µi Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 15 Lớp:DCTV-DCCT K54
* Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên cọc phải thoả mãn điều kiện sau: Ta có : Pomax = Ptt /n. n : Số lượng cọc trong đài ; n = 3 (T) < Ptt = 299 (T), Như vậy cọc làm việc bình thường. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất gi ữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước ph ụ thu ộc vào góc m ở α trong đó α đươc tính theo công thức : α được tính theo công thức : α = Diện tích đáy móng khối quy ước tính theo công thức Fqu =(Aq)2 Trong đó : Aq cạnh của móng khối quy ước : Aq= Ad + 2ltg α Với Ad =1m ϕ tb : Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất tính từ mũi cọc trở lên => Trong đó : ϕTB là góc ma sát trung bình các lớp đất mà cọc đi qua. l : Là chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc, Thay các giá trị vào công thức ta có: Aq =1 +2 .48. 0,035 =4,36 (m) => Fqu = (4,36)2 =19,00(m2) * Ap lực thực tế trung bình dưới đáy móng khối Để kiểm tra cường độ đất nền ở mũi cọc, ta coi đài cọc, cọc và phần đất xung quanh cọc là khối móng quy ước được giới hạn bởi : α = 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 . γ q ; γ q : khối lượng thể tích của khối móng quy ước γ q = 2,2 (T/m2); Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 16 Lớp:DCTV-DCCT K54
hq : chiều sâu của móng khối quy ước, kể từ mặt đất đến mũi cọc là: hq= 48 + 2 =50(m), Gq = 19.50.2,2 = 2090 (T/ m2). Ta được: = 400 + 2090 = 2490 (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: δtc < Rtc Trong đó: δtc : ứng suất tính toán tại đáy móng khối quy ước; T/m2 R : áp lực tiêu chuẩn của đất nền tự nhiên; tc . 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; γ1 : khối lượng thể tích trung bình của lớp đất dưới đáy cọc(γ1 = 2,2T/m3); γ2 : khối lượng thể tính trung bình của đất trên đáy cọc (γ2 = 1,9T/m3); b : chiều rộng móng quy ước: b = 4,36 (m); h : chiều sâu móng quy ước: h = 50 (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 ϕ =400, tra bảng ta có: A = 1,15 B = 5,59 D = 7,95. Thay số: Rtc = ( 1,15.2,2.4,36 + 5,59.1,9.50 + 7,95.0) = 542 (T/m2). Như vậy điều kiện δtc < Rtc hoàn toàn thoả mãn, tải trọng công trình truyền xuống không bị phá huỷ đất nền . * Kiểm tra độ chọc thủng đài cọc. áp dụng công thức: [τ] , Trong đó: [τ] : ứng suất cắt cho phép của vật liệu làm đài cọc; Ta chọn bê tông làm đài cọc mác 500#. Do vậy [τ] = . U chu vi tiết diện cọc, u = 1,884 m; h2 Đoạn chiều dày của đài mà cọc không xuyên qua (h2 = 1,2m); Thay vào công thức ta có : Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 17 Lớp:DCTV-DCCT K54
[τ] < 215 T/m2. Vậy đài làm việc trong điều kiện không bị chọc thủng. II. Vấn đề biến dạng lún công trình: Sau khi xây dựng, dưới tác dụng của tải trọng bản thân công trình với tải trọng của đài cọc và cọc. Làm cho công trình bị lún. Do vậy, ta cần phải tính được độ lún của công trình. Nhằm đánh giá mức độ nguy hại tới công trình, so sánh và chon giải pháp thi công hợp lý. + Độ lún được tính với tải trọng tiêu chuẩn ( tải trọng tĩnh ). Ptc = Ptt + Fq. hcọc. γ2 Với γ2 là khối lượng thể tích trung bình các lớp trên mũi cọc: γ2 = 1,9(T/m2). Do đó Ptc = 400 + 19.48.1,9 = 2132,8 (T). + Cường độ áp lực tại đáy móng khối quy ước do Ptt gây ra là: P= 2132,8/19= 112,3 (T/m2). + Cường độ áp lực gây lún: pgl = P - h.γ2 = 112,3 – 48.1,9 = 21,1 (T/m2) + Độ lún được tính theo công thức: S= Trong đó: β = 0,62; : ứng suất phụ thêm trung bình của lớp thứ i(T/m2); Ei: Môđun biến dạng của đất tự nhiên chứa lớp thứ i(T/m2); hj::Chiều dày lớp chia (m); Mà ta có : γ2.H + γ1.z Trong đó: K0- hệ số tra bảng phụ thuộc l/b và z/b Ta chia nền đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng b/8,72= 4,36/8,72=0,5m: Độ sâu TT δbt (T/m2) l/b z/b ko δz (T/m2) z (m) 1 0 95 1 0 2 0,5 106 1 0,11 0,99 40,77 3 1 117 1 0,23 0,94 38,79 4 1,5 128 1 0,34 0,85 35,07 5 2 139 1 0,45 0,74 30,49 Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 18 Lớp:DCTV-DCCT K54
6 2,5 150 1 0,57 0,63 25,93 7 3 161 1 0,68 0,53 21,8 8 3,5 172 1 0,80 0,44 18,4 9 4 183 1 0,91 0,37 15,5 Ta nhận thấy tại bất kỳ điểm nào tính từ mũi cọc trở xuống thì đều thoả mãn điều kiện: δz ≤ 0,2 δbt . Do vậy ta thấy không có vùng hoạt động nén ép, và như thế đất nền bị nén ép là : S= m Vậy S = 0 cm < 8 cm Như vậy giải pháp móng cọc khoan nhồi như trên sử dùng tốt cho nhà 10 t ầng vì thoả mãn điều kiện lún của công trình. Vậy công trình làm việc trong điều kiện ổn định về lún. III. Vấn đề nước chảy vào hố móng Đây là một vấn đề khá phổ biến đối với các công trình xây dựng và ít có công trình tránh khỏi vấn đề này. Đối với công trình 10 tầng nhà A4 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 10 tầng nhà A4 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. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 19 Lớp:DCTV-DCCT K54
CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH I- Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Công trình nhà 10 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 10 tầng đã tiến hành khoan khảo sát sơ bộ 1 hố khoan (HK3). 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. Sinh Viên:Hoàng Văn Bình 20 Lớp:DCTV-DCCT K54