Kỹ thuật Thi công đất: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:144

Thêm vào BST

Báo xấu

241
lượt xem 68
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung Tài liệu Thi công đất chia làm bốn phần chính: Đào đất, đắp đất, xử lý nền và nổ mìn. Tài liệu rất cần cho những người lập biện pháp thi công đào đắp đất, nhất là công tác đào hố móng công trình và cũng có thể dùng để tham khảo trong công tác giảng dạy, học tập ở các trường đại học xây dựng, cao đẳng thuỷ lợi. Tài liệu gồm 2 phần, mời các bạn cùng tham khảo phần 1 Tài liệu sau đây.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật Thi công đất: Phần 1

LỜI NÓI ĐẦU N ộ i dung cuốn sách thi công đ ấ t chia làm bốn p h ầ n chính: Đ ào đất. Đ ắp đất, X ử lý nền và N ổ mìn. C uốn sách rất cần cho những người lậ p biện p h á p thi câng đào đắ p đất, nhất là công tác đào hô' m óng công trình và cũng có th ể dùng đ ể tham khảo trong công tác giảng dạy, h ọ c tập ở các trường đ ạ i h ọ c x â y dựng, cao đẳng thuỷ lợi. N ộ i dung tài liệu là k ết quả của sự tổng hợp m ộ t cách có hệ thống những hiểu b iết cá nhân cộng với sự thu thập b ổ sung từ cá c tài liệu trong và ngoài nước. Đ ào hô m óng công trình là m ộ t trong nhữfig “Vạn sự khởi đầ u nan", và tài liệu n à y chắc chắn phần n à o g iú p cho các đ ộc giả thềm m ộ t ít hiểu b iế t đ ể g iả i quyết công việc nói trên. Tuy dỡ có nhiều cô gắng sonq chắc chắn tài liệu sẽ không tránh khỏi những thiếu só t nhất định, rất m ong đ ộc giả p h ê bình g ó p ý và b ổ sung. Ý kiến có th ể gửi về Nhà xu ấ t bản X â y dựng H à N ộ i hoặc K hoa X â y D ựng Trường Đ ại H ọc K iến Trúc thành p h ô 'H ồ C hí M inh. Tp.H ồ C hí M inh, N g à y 10 tháng 10 năm 2007 Đ ặ n g Đ ìn h M inh 3
Chương 1 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI THI CÔNG Kinh n g h iệ m cho thấy côn g tác chuẩn bị trước khi thi c ô n g cọc và đ à o đ ắ p đất rất qu an trọng. Người thi c ô n e - nhà thầu cũng như đơn vị lập b iệ n pháp tổ chức thi công và kỹ thuật thi công n ế u như tiên liệu trước những công v iệ c tiền thi côn g va chuẩn bị tốt thì sẽ thi công rấ t thuận lợi, bảo đảm tốt tiến độ thi c ô n g và an toàn lao động và n h ất là thi côn g đạt hiệu quả kinh tế cao - làm ăn có lãi, việc thi côn g được tiến h à n h liên tục. C ô n g tác chuẩn bị thể hiện ở nhiều m ặt khác nhau: - C h u ẩ n bị về m ặ t thủ tục. - C h u ẩn bị v ề tài liệu, - C h u ẩn bị về hiện trường thi công. 1.1. CHUẨN BỊ VỂ MẠT THỦ TỤC - C ông trình m uốn thi côn g và tổ chức giao thầu, đấu th ầu trước h ế t phải có thiết k ế và dự toán. T h iết k ế và dự toán phải được các cẩp có th ẩ m q u y ề n duyệt. N ế u là c ô ng trình c ủ a nhà nước, k èm theo quyết định d uy ệt th iế t k ế và d ự toán phải có q u y ế t định c ấ p vốn và thời hạn cấp vốn. - Phải có G iây c ấp đất và G iây phép xây dựng của c ấ p có th ẩm q u y ề n cho phép. - Phải h o à n tất công việc di dời đền bù giải toả. N ế u cô ng trình n ằ m trên vùng đ ấ t trước đ â y có ch iến sự thì cần có giấy xác nhận đã h oàn tất cô ng việc rà phá bom mìn tại khu đ ất xây dựng. - H oàn th à n h công việc chọn thầu có quyết định phê d u y ệ t trúng thầu. - Hợp đ ồ n g thi công giữa đơn vị giao thầu (Ban quản lý d ự án - B ê n A) và đơn vị nhận thầu (Đơn vị thi công - B ên B). 1.2. CHUẨN BI TÀI LIỆU THI CÔNG - Đơn vị thi cô ng phải có đầy đủ tài liệu thiết kế. B ản vẽ th iế t k ế được d u y ệ t phải có đ ầy đủ kích thước và chi tiết. Trong bản vẽ thể hiện rõ vị trí kích thước c ủ a công 5
trình, c a o độ tự nhiên, c ao độ thiết kế, từ đó đơn vị thi công tính ra được khối lượng đ à o đắp cụ thể p h ải thực hiện. - Phải n ắ m rõ tình hình địa chất khu vực - nơi sẽ tiến h àn h đào đ ắp đất. Nhờ biết được chính xác c â u tạo các tầng đất, cao độ có nước ngầm hoặc khả n ă n g có thể xảy ra lưu sa m à đơn vị thi côn g sẽ chọn phương tiện thi công thích hợp và có biện pháp x ử lý phòng ngừa có h iệ u quả. Ngoài ra cũng c ần biết thêm m ột s ố chỉ tiêu cơ lý khác của đất: Dung trọng, độ ẩm , hệ số rỗng, dung trọng khô... - Đ ể tính toán khôi lượng đ ào đắp chính xác, c ầ n phải có các b ản đồ địa hình khu vực với tỷ lệ 1:500 (nếu được 1:200 thì càng tốt). - Phải biết rõ các côn g trình ngầm hiện hữu đ ể có giải pháp đ ào cụ thể cũng như không phá hoại c ác côn g trình hiện hữu dưới m ặ t đất. C ác công trình n g ầ m đó có thể là: hệ thống ống c ấp nước, hệ thống ống thoát nước, cáp điện lực, c áp điện thoại... - Phải có biện p h áp ch ố n g đỡ gia c ố các công trình k ế cận sẽ không bị hư hại lún sụp khi ta thi côn g đ à o đ ắ p công trình. - Phải có k ế t quả thí n g h iệ m đất (thường là đ ấ t đắp). - Có biện p h á p thi côn g đ ào đắp và tiến độ thi công. C ác tài liệu n ày do phía q u ả n lý d ự án (B ê n giao thầu) cấp, nếu là tài liệu do phía nhà thầu lập ra thì phải được sự đ ồng ý chấp th u ận của bên giao thầu. - T ài liệu thu yết m inh hướng dẫn - Tài liệu về quy trình nghiệm thu - Tài liệu hướng dẫn thực h iện c ô n g tác an toàn lao động. - N ế u công v iệ c đ ào đ ấ t tiến hành sau công tác hạ cọc xuống n ề n thì trước khi tiến h à n h đ à o đất c ầ n phải tiến hành xong công tác nghiệm thu hạ cọc xuống nền. (C ông tác hạ cọc xuống n ề n đã hoàn tất không cần phải é p hoặc đ óng b ổ sung - có th ể ch uy ển qua công v iệ c đ à o đất...). 1.3. CHUẨN BỊ HIỆN TRƯỜNG THI CÔNG Trước khi tiến h àn h đ à o đ ắp công trình, chúng ta cần phải ch u ẩn bị đầy đủ các phương tiệ n và đ iề u k iện kỹ thuật phục vụ thi công. C ác đ iều k iện đó là: - Phải p h át qu ang dọn sạch m ặt bằng trước khi đ ào đắp (Nơi cần đ à o đ ắp có cây cối hoặc chướng ngại vật...) việc phát quang dọn sạch m ặ t bằng tiện cho việc đi lại và tiến hành cô ng tác trắc đạc. - Di dời các cô ng trình h iệ n hữu (công trình di tích văn hoá lịch sử, hệ thống cấp thoát nước, các đường dây c ấ p điện hoặc dày điện thoại...) 6
C h u ẩ n bị hệ thcíng môc chuẩn, trục ch uẩn và dẫn trục cho các h ạ n g m ục thi công đ ể việc đ à o đ ắ p tiến hành được chính xác và đúng yêu cầu th iế t kế. - Hệ thống đường đ iệ n cung cấp ch o các thiết bị thi công và điện á n h sáng. - Hệ thôn g nước sạch dùng đ ể tưới rửa. - Hệ thống á n h sáng phục vụ cho thi công ca hai hoặc ca đ ê m . - N ếu quá trình đ à o đắp có sử dụ n g m áy khoan (m áy kh oan sử dụ ng khí n én) thì phai lắp đ ặt trạm khí n é n và hệ thống ống cung cấp khí nén đ ế n tận nơi có sử dụng m áy khoan. - T iến hành ỉàm mới hoặc gia c ố sửa chữa hệ thống đường sá c ầ u cống hiện hữu nhằm ch u ẩn bị tốt cho công việc vận c h u y ển đất đ ào đắp. - Phải xác định và thống nhât vị trí đổ c ác đất p h ế thải (đ ấ t bùn, đ ất xâu, lớp đ ấ t thực vật). - L à m hệ thống thoát nước m ặt và c ác hệ thống chặn n g ă n nước vào h ố m óng (làm hệ thống ng ăn chặn nước trên sườn đồi chảy xuống b ằ n g các đê chắn hoặc rãn h ngăn ch ặn ; làm các đê vây để chắn nước sông tràn vào khi thi công các hệ thống c ấp nước c ạ n h sông; làm hệ thống bdm g iế n g kim khi thoát nước ngầm ...) - L à m các công trình phụ như: kho, bãi, lán trại, nhà đ iề u hành... - C h u ẩ n bị đ ầ y đủ phương tiện thi công và nhân lực thi công. T óm lại, công v iệc ch uẩn bị trước khi thi công đào đắp m ỗ i nơi m ỗi khác, tuỳ thực tế, tuỳ đ iề u kiện thi công, tuỳ thời tiết, tuỳ địa hình và tuỳ k ế t c ấu củ a thiết kế... mà có sự c h u ẩ n bị khác nhau. Người giao thầu và nhận thầu phải quan tâm đến công tá c ch uẩn bị trước khi thi công nói chung. V iệc chuẩn bị tốt thì việc thi công suôn sẻ không bị ách tắc gián đoạn, b ả o đ ả m thi c ô ng đạt y ê u c ầu thiết kế, an toàn sản xuâ"t cũng được b ả o đảm trong suốt quá trình, thi công đúng theo tiến độ đã đề ra và nhà thầu thi công đạt hiệu quả kinh t ế cao. 7
Chương 2 NHỮNG ĐẶC TÍNH c ơ LÝ CỦA DAT ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC THI CÔNG ĐÀO ĐAP ĐÂT Đ ất là m ột thực thể phức tạp gồm ba thành phần chính: C ác hạt khoáng tạ o nên cốt đất ta gọi là pha rắn. Phần dịch thể lỏng (nước) lấp đầy trong cốt đ ấ t ta gọi là pha lỏng. Phần khí xen kẽ trong các chỗ rỗng của cốt đất ta gọi là pha khí. Đ ể dễ dàng trình b à y ta tính toán trong các phần k ế tiếp, chúng ta cù n g thống n h ấ t m ộ t số ký hiệu sau: Trọng lượng Thể tích w s - Trọng lượng hạt đất. W w - T rọng lượng nước trong đất. w -T ổng trọng lượng của đất. w =w s +Ww v s - T h ể tích h ạ t đất. v w - T h ể tích nước trong đất. v a - T h ể tích khí trong đất. v r -T hể tích lỗ rỗng trong đất. v r = Va +Vw V - T h ể tích toàn bộ của đất. v = va+ vw+ va (1) 2.1. CÁC CHỈ SỐ C ơ LÝ CỦA ĐẤT 1. T rọ n g lượng r iê n g (S p eciíìc gravity) G T rọng lượng riê n g c ủ a đất là tỷ sô' giữa trọng lượng c ủ a đấ t và trọng lượng riêng của nước cùng thể tích ở nhiệt độ 4°c. w 1 G = —ỉ-.—— (2 ) vs Ywi T rong đó: ỴW| - trọng lượng đơn vị thể tích của nước ở nhiệt độ 4°c (tương ứng với 10 k N /m 3). 8
T rọng lưựng riêng của đất lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào th à n h ph ầ n h ạ t của đ ấ t và Ihường ở giới hạn từ 2 ,6 - 2,8 tấn /m 3. Đ ất hữu cơ có trọng lượng riêng: 2,4 - 2,5 tấ n /m 3. Đ ất than bùn có trọng lượng riêng: 1,5 - 1,8 tấ n /m 3. Đâ't cùng loại sự thay đổi (trọng lượng riêng) k hông đ á n g kể. T rọn g lượng riên g của đất được xác định trong ph òng thí n g hiệm . Sau đ â y là trọng lượng riêng của m ột s ố loại đất: Đ ất cát: 2,65 - 2,69 tấ n /m 3 Á sét nhẹ: 2,70 - 2,71 Á sét: 2,72 - 2,73 Sét: 2 ,7 4 -2 ,7 6 2. Lượng ngậm nưởc của đất (VVater content. Moisture content) co Lượng n g ậm nước trong đất là tỷ số giữa lượng nước trong đ ấ t và trọng lượng c ủ a đất. C húng được tính theo tỷ lệ phần trăm. tó = ^ k . l 0 0 % (3) ws Lượng ng ậm nước (tó) là chỉ tiêu vật lý rất quan trọng về độ ẩ m của đất. Sự thay đổi lượng n g ậm nước trong đ ấ t phụ thuộc v à o đ iề u k iệ n tự nhiên. Lượng n g ậm nước trong đ ấ t c àn g cao thì cường độ chịu lực trong đất c àn g giảm . Người ta dùng phương p h á p sấy khô đấ t trong phòng thí nghiệm để xác định lượng n g ậ m nước củ a chúng. 3. Dung trọng của đất (Unit vveight) Y Dung trọng của đất là trọng lượng đơn vị th ể tích c ủ a đất, đơn vị là k g /m 3; tấ n /m 3... Dung trọng đ ấ t trong thiên nhiên nói chung không đ ề u (thay đổi lớn): Ví dụ: Đ ất sét y = 18 - 20 K N /m 3 Đ ấ t c át = 1 6 - 2 0 K N /m 3 Đ ấ t m ùn thực vật = 1 5 - 1 7 K N /m 3 9
4. Dung trọng khô (D ry unit vveight) Yd D ung trọng khô là dung trọng phần rắn trong đơn vị th ể tích của đất. D ung trọng khô chính là chỉ tiêu dùng đ ể đán h giá độ c h ặ t của đâ't đắp. 5. Dung trọng bão hoà (Saturated unit weight) ysat D ung trọng b ã o h oà c ủ a đât là trọng lượng đơn vị thể tích của đất khi đất chứa đ ầy nước trong lỗ rỗng: Trong côn g thức trên thì Ỵw= 10 kN /m 3 6. Dung trọng nổi (Buoyant unit vveight) y’ Dung trọng nổi được xác định theo công thức (7) (8 ) H ệ s ố rỗng được th ể hiện bằ n g số thập phân. Hệ s ố rỗng thể h iện độ chặt của đất trong thiên nhiên: Khi e < 0,6: Đ ất c h ặt - co n én ít. e > 1,0: Đ ất tơi xốp - co nén cao. 8. Tỷ lệ rỗng của đất (Porosity rate; void rate) n Tỷ lệ rỗng là tỷ s ố giữa thể tích rỗng ch iếm chỗ và thể tích toàn bộ của đất, chúng được thể h iệ n bằ n g tỷ lệ %. n = — . 100 % (9) V 9. Độ bão hoà của đất (Saturation degree) sr Độ b ão hoà của đ ấ t là tỷ sô" giữa thể tích rỗng chứa đầy nước và th ể tích rỗng toàn bộ có trong đât. Người ta biểu thị độ b ão hoà nước của đất b ằ n g tỷ lệ %. sr = ^ - . 1 0 0 % (10) vr 10
Dựa vào chỉ s ố Sr người ta xác định đất c át ở ba trạn g thái: Cát hơi ẩm s r < 50 % C át rất ẩm s r = 50 - 80 % C át bão hoà s r > 80 % 10. Hoán đổi các chỉ tiêu C ác chỉ tiêu cơ lý của đất đã nêu trên: Trọng lượng riêng (G), lượng ngậm nước ((ũ) và dung trọng của đất (y); Với ba chỉ tiêu n ày người ta cổ thể tính các chỉ tiêu còn lại. • Trọng lượng riêng G: C ông thức d iễn đạt theo ba pha: C ông thức tính toán thông thường: s r.e G= (12) co Ph ạm vi giá trị thường thây: Đ ất sét: 2,7 - 2,76 Đ ấ t cát: 2,65 - 2,69 • Lượng ngậm nước ú) C ông thức diễn đạt theo ba pha: w ........ G> = —^ . 100 % (13) wr C ông thức tính toán thông thường: (14) Phạm vi giá trị thường thấy: 20 -60 % • D ung trọng ỵ (15) Ỉ1
C ô n g thức tính toán thông thường: Ỵ■= Y,,(1 Ỵd(l + o>); cd); y = — " +— - (16) 1+ e Đơn vị tính: g /c m 3 P h ạ m vi giá trị thường thây: 1,6 -f 2 • D ung trọng khô ỵci C ô n g thức d iễ n đ ạ t theo ba pha: w Yd=TT V (17) C ô n g thức tính to án thông thường: Y G Yd =1~+ ~ 0) ; Yd =7^- 1+ e (18) Đơn vị tính: g /c m 3 P hạm vi giá trị thường thấy: 1,3 - 1,8 • D ung trọng b ã o h o à Ỵsai C ô n g thức diễn đ ạ t theo ba pha: Ws+Vr.Ỵ Y„ =- - ỵ r ' * (19) C ô n g thức tính to án thông thường ị r» = — 1+ e
• H ệ s ố rỗng e C ôn g thức d iễn đạt theo ba pha: C ôn g thức tính toán thông thường: e=£ _ , G ( Ị + ọ ỉ) _ 1 Yd y Ph ạm vi giá trị thường thây: Đ ất sét: e = 0,4 -r 1,2 Đ ấ t cát: e = 0,3 -f 0,9
B à i giải: _ G(1 +co) J _ 2,67(1 + 0,129) _ Q g y 1,67 n=— = = 0 ,44 4 = 4 4 ,4 % 1 + e 1 + 0,8 coG = 0,129x2,67 = 43% e 0,8 Yd = — — = — — ■ — = 1,48 g / c m 3 d 1 + CD 1 + 0,129 G +e 2,67 + 0,8 , _3 Ysa, = = 1,93 g /c m 1+ e 1 + 0 ,8 y' = Ysat- 1 = 1,93-1 = 0,93 g / c m 3 2.2. PH Â N LO Ạ I ĐẤT C ó hai loại đất: Đ â ì không dính và đất dính 1. Đâ't không dính (cohesionlessiol; non-cohesive soil) Độ c h ặ t của đ ấ t không dính có quan hệ m ậ t thiết với đ ấ t côn g trình. Đ ộ c h ặ t đất khô ng dính cao thì cường độ chịu lực của n ề n cao và ngược lại. C ùn g m ộ t loại đất như nhau n ế u hệ s ố rỗng c àn g nhỏ thì độ ch ặt c àn g lớn. Tuỳ theo giá trị hệ s ố rỗng mà ta chia các trạng thái khác nhau: Chặt, c h ặt vừa, hơi ch ặt và tơi xốp. B ảng 1. Các trạng thái độ c h ặt của c át (e) Độ chặt của cát Loại cát Chặt Chặt vừa Hơi chặt Tơi xốp Sỏi nhỏ, cát thô, cát vừa e < 0,6 0,6 < e < 0,75 0,75 < e 0,85 Cát mịn - Bụi cát e < 0,7 0,7 < e < 0,85 0,85 < e < 0,95 e > 0,95 Độ c h ặ t đá d ă m Người ta đ á n h giá độ chặt đá dăm ở ba mức: C hặt, c h ặ t vừa và hơi chặt. C ách giám định tại thực địa n h ư sau: Chặt: H à m lượng hạt cốt đât chiếm trên 70% trọng lượng, chúng s ắ p x ế p đan xen nhau, liên kế t liền nhau. Khó đào bằng cuổc chim, khoan cũ n g khó. C hặt vừa: H à m lượng h ạ t cốt đất ch iếm 60 -70% trọng lượng toàn bộ. s ắ p xếp đan xen và liên k ế t liền nhau. Có thể đào b ằ n g cuốc chim khoan hơi khó. Hơi chặt: H àm lượng cốt đất chiếm dưới 60% trọng lượng toàn bộ. s ắ p x ế p hỗn loạn, liên kết không liền nhau. Có thể đào, thành hô" đào dễ lở, khoan dễ dàng. 14
2. Đất dính (Cohesive soil; Clayey soil; Binder soil) a) Lượng ngậm nước giới hạn trong đất dính: (lim it water content) Do lượng n g ậ m nước trong đất dính khác nhau m à nó có th ể ở trạng thái cứng, nửa cứng, d ẻ o hoặc c hảy lỏng. Tuỳ theo lượng n gậm nước m à đất dính có thể c h u y ển từ trạng thái n ày sang trạng thái khác. Lượng, n g ậ m nước giới hạn khiến cho đấỉ dính ch u y ển từ trạng thái d ẻ o sang trạng thái c hảy được gọi là giới hạn lỏng (còn gọi là lượng n gậm nước giới hạn trên của t r ạ n g t h á i d ẻ o ) . K ý h i ệ u là COL. Lượng n g ậ m nước giới hạn khiến cho đất cứng ch u y ển sang trạng thái d ẻ o được gọi là giới h ạ n d ẻ o (còn gọi là lượng n g ậm nước giới hạn dưới c ủ a trạng thái dẻo). Ký h iệu là C0 p. Đ ấ t dính ở trạng thái nửa cứng dần dần bốc hơi nước và thể tích d ần dần co lại... co đ ế n lúc không co th êm được nữa thì lượng n g ậ m nước giới h ạ n lúc đó được gọi là giới hạn co. Ký hiệu là Cùs. C ác giới hạn trên (coL; cop; cos) được biểu thị b ằ n g % (phần trăm ). Hình 2 thể h iện qu an hệ giữa trạng thái và lượng ngậm nước củ a đ ấ t dính. 3% thì đất bắt đ ầ u xuất hiện các đặc tính của đất dính. D ựa trê n trị số của Ip người ta có thể chia đ ấ t dính ra c ác loại: sét, á sét và á sét nhẹ. Sét Ip > 17 % Á sét 10 < Ip < 17% Á sét nhẹ 3 < Ip < 1 0 % 15
c) C hỉ s ố lỏ n g của đấ t dímh h (liquidity) Chỉ s ố lỏ n g c ủ a đ ấ t dính được thể hiện theo công thức sau: Cừ—con co-co. IL = ----- - £ - = ---- (29) ®L-°P Ip T heo công thức trên, khi liượngĩ ngậm nước tự nhiên của đất co có giá trị Cù < Cứp thì IL < 0 và đất tự nhiên ở trạng tìhái rắn. Đất tự nhiên ở trạng thái lỏng khi co > (D l và II > 1■ N hư vậy IL c à n g lớn thì đất càmg mềm và ngược lại. D ựa trên chỉ s ố lỏng người ta phân ra các trạng thái: R ắn chắc Chỉ số lỏng IL < 0 D ẻ o cứng 0 < I l < 0 ,2 5 D ẻ o vừa 0,25 < I L < 0,75 D ẻ o m ềm 0,75 < IL < 1 D ẻ o lỏng Il >1 3. P h ân lo ạ i đ ấ t - Tính inăng c ủa đất à) P h ă n loại Sự ph ân loại đất chính x it: có 'ý nghĩa thực tế rấ t quan trọng. N goài việc đ á n h giá đúng c h ất lượng đ ấ t n ề n và đất đắíp... người ta còn hoạch định được m ột giải pháp thi cô ng đ à o đ ắ p chính x á c và cô hiệiu qua. Trong thực t ế có ba loại: Đ â t đ ắ p d o con người Itạo niên. Đâ't hữu cơ. Đ ấ t tự nhiên. Đ ất đắp: Đ ấ t đ ắ p do com người tạo nên cũng có nhiều loại: D ùng đ ấ t tự n h iên đ ể đắp. Đ ấ t đ ắ p là p h ế liệu, xlà bần; Đất đắp bằng phương ph áp bồi thuỷ lực do tàu hút (xáng thổi) tạ o nên. Đ ấ t hữu cơ: L oại đ ấ t có hảm ltượng hữu cơ > 5% (với đất dính) và > 3% với đất cát. Khi lượng hữu c ơ lđn hiơrií 25% thì ta gọi chung là đ ấ t than bùn. Đ ấ t than b ùn có lượng n g ậ m nước cao, tính c:o nén cao. Đ ấ t tự nhiên: Đ ấ t tự nhi têm là đất nền xâv dựng, đất dùng đ ể đắp. Đ ất tự n h iên được ph â n loại theo độ cứng. 16
Bảng 2. Bảng phân loại đất Hệ số Trọng lượng Dụng cụ Loại đất Cấp đất Tên đất cứng f riêng Kg/m 3 đào bới Loại 1: I Cát, đất thực vật, bùn 0,5 -r 0,6 6 0 0 + 1500 Cuốc xẻng Đất tơi, mềm Loại 2: Đất sét mềm, hoàng thổ. Cuốc xẻng, Đất thường II Đất và cát lẫn sỏi đá, đất 0,6 -r 0,8 1 1 0 0 « 1600 cuốc chim thấy trồng đất đắp. Đất sét dính mềm chặt Cuốc, cuốc Loại 3: vừa; Đất lẫn đá hoàng thổ, III 0 ,8 -T 1 1750+ 1900 chim, xà Đất cứng Đất sét đất đắp và hoàng beng thổ có lẫn sỏi đá Cuốc chim, Loại 4: Đấl cứng chặt, đất sỏi, xà beng, Đất cứng lẫn IV hoàng thổ khô có lẫn đá sỏi, 1 -r 1,5 1900 choòng, đá sỏi đất đắp đầm đá cát chặt búa phá Cuốc chim Sét cứng, diệp thạch, đá Loại 5: xà beng, V -V I mác ma, đá phấn, cuội 1,5 -r 4 1100-r 700 Đá mềm choòng búa kết, đá vôi mềm phá, nổ mìn Sa nham - Cuội kết. Diệp ít khi dùng Loại 6 : thạch chặt, mác ma chặt cuốc chim. VII - IX 4-r 10 2200 -r 2900 Đá cứng vừa Đá vôi chặt granit phong Thường hóa nổ mìn Đá cẩm thạch điabazơ, Loại 7: granit, đá vôi, đá cuội, đá V 4- XIII 1 0 - 18 2500 - 3 1 0 0 Nổ mìn Đá cứng huyền vũ, andesite hơi bị phong hoá, đá porphyrite Đá An sơn - Đá huyền vũ, hoa cương, Gneiss Diorite, Loại 8 : XIV -r XVI thạch anh Grabbro, 18 + >25 2700 -r 3000 Nổ mìn Đá rất cứng porphyrite, điabazơ, đá hornblende H ệ s ố f tương đương với hệ s ố cường độ nham thạch - độ cứ ng protogiaknove harclness. b) T ính ch ấ t của đất * Tính tơi của đ ấ t (L ooseness) Sau khi đào, tổ chức cấu tạo của đất bị phá hoại thể tích p h ầ n đ ấ t đ ào tăng lớn hơn th ể tích ban đ ầu khi chưa đào. H iện tượng đó gọi là tính tơi c ủ a đất. Tỷ s ố giữa 17
thể tích đ ất tăng sau khi đ à o và th ể tích đ ấ t ng uy ên trạng lúc ban đầu được gọi là hệ s ố tơi củ a đất. H ệ s ố tơi của đ ất có quan hệ rất lớn khi tính toán khối lượng vận ch u y ển đất đ à o và đất đắp. Có hai h ệ s ố tơi khác nhau: hệ s ố tơi ban đ ầ u và hệ s ố tơi sau cùng: H ệ s ố tơi ban đầu K | : K| = — (30) 1 V, H ệ s ố tơi sau cùng K 2: K 2 = — (31) Trong đó: V | - tích khối đấ t nguyên trạng khi chưa đào; v 2 - thể tích khối đ ấ t bị tơi ra khi đào; V 3 - thể tích khối đất trên được đắp và đầm chặt. Thông thường thì: V 2 > v 3 >V| Đ ấ t n gu yên trạng càng ch ặt bao nhiêu thì hệ sô" tơi c àn g lớn bấy nhiêu; V 3 > V| cũng cho ta thấy rằng dù đất đã được đ ầ m c h ặ t nhưng không sao đạt được thể tích V| nguyên trạng ban đầu của nó. M ột m é t khôi đ ấ t tự n hiên đ à o lê n để đ ắ p và đầm chặt th àn h m ột m é t khối đ ấ t đ ắ p vẫn còn thừa lại m ộ t ít. Tỷ lệ p h ần trăm % gia tăng thể tích lúc đầu: v2-v, x l0 0 % (32) V, Tỷ lệ p h ần trăm % gia tăng th ể tích của khối đ ắ p so với đ ấ t nguyên trạng là (sau cùng). V, - V , - ỉ ------U l 0 0 % (33) V3 Bảng 3. Hệ sô' tơi của đâ't Tỷ lệ % tăng thể tích Hệ số tơi Tên gọi các loại đât Ban đầu Sau cùng K, k2 1 2 3 4 5 Đâ’t cát, á sét nhẹ 8+17 1 +2,5 1,08 -5- 1,17 1,01 Ỷ 1,03 Đất thực vật, đất bùn 2 0 -3 0 3+4 1,20-ỉ- 1,30 1,03 -5- 1,04 Đất á sét, đấl hoàng thổ ẩm Tt* rã 00 ướt, đâ't cát lẫn sỏi, á sét nhẹ 1,5 + 5 1 ,1 4 - 1,28 1,02-ỉ- 1,05 -I- lẫn sỏi đá, đất chặt sít 18
1 2 3 4 5 Đất sét, á sct nặng, đât lẫn sỏi đá, đấl hoàng thổ khô, hoàng N> ■I- 4 -7 1,24+ 1,30 1,04+ 1,07 o thổ lẫn sỏi đá, á sét lẫn sỏi đá, đất đầm chặt Đất sct nặng, sét lẫn đá và cuội VO
T ỷ lệ co n é n c ủ a đ ấ t = — — x l0 0 % (35) Pd T rong đó: p - Dung trọng khô củ a đ ấ t đ ắp sau khi được đ ầm c h ặt ( g /m '); pd-D ung trọng khô của đ ấ t n g uy ên trạng (chưa đào ) (g/m 3); pmax - D ung trọng khô c ủ a đ ấ t khi đ ạ t đ ế n giá trị cực đại (g /m 3); K - Tỷ lệ co n én, x em b ả n g dưới đây. Bảng 4. Trị sô' tỷ lệ co n én K của đ ấ t Tỷ lệ co nén Thể tích 1 m 3 đất tơi Loại đất % sau khi đầm nén đạt Đất trồng trọt 20 0,8 m 3 Đâ't loại I Đất thường 10 0,9 m 3 và II Đất cát 5 0,95 m 3 Đất hoàng thể có độ ẩm tự nhiên 12 + 17 0,85 m 3 Đất loại III Đất thường 5 0,95 m 3 Đất cứng - chặt -và khô 5+7 0,94 m 3 * Tính thấm thấu củạ đ ấ t (P erm ea b ility) H iện tượng nước th ấm qua đ ấ t gọi là tính thâm thấu của đất. K hả n ăn g nước th ấm qua đ ấ t (tính b ằ n g ch iều dài đường th âm ) trong m ột đơn vị thời gian (ngày đ ê m ) được gọi là hệ s ố thâm củ a đất. X ác định hệ s ố thấm thâu của đất rất cần thiết cho việc tính toán các khối đắp ngăn nước giữ nước (đê điều, ao hồ) và cũng cần khi tính toán thoát nước cho h ố đào. H ệ s ố th ấm (thẩm thấu) được ký h iệ u là K (m/d) B ản g dưới đ â y trình b à y khả n ăn g th ấm (H ệ sô" thấm ) c ủ a m ột SQ loại đất: B ảng 5. H ệ sô' th ấm K của m ột số loại đ ấ t Loại đất K (m/d) Loại đất K (m/d) Đất sét - Á sét < 0,1 Cát vừa lẫn sét 20 - 25 Á s é ln h ẹ 0,1 - 0,5 Cát thô đồng nhâ't 3 5 -5 0 Cát mùn 0 ,5 - 1 Cát to hạt 50 -7 5 Cát mịn 1 ,0 -5 Sỏi 5 0 - 100 Cát nhỏ lẫn sét 1 0 - 15 Đá cuội 1 0 0 - 200 20
* Độ d ốc tự nhiên của đ ấ t
Lớp không thấm nước Nước dọng lớp trên Nước có áp phun lẽn H ình 4: Các dạng nước ngầm trong đất 2.Tính thẩm thấu của đất Tính thẩm thấu (Perm eability) của đất thể hiện khả năng nước chảy qua các lỗ rỗng trong đất. - Sự c h uyển động củ a nước n g ầ m có hai dạng: + D ồng ch ảy tần g (L am inar flow) + D òng ch ảy rối (Turbulent flow) D òng chảy tầng chảy theo các khe nứt, lỗ rỗng, tốc độ dòng chảy không lớn nhưng chảy liên tục (thẩm thấu liên tục). D òng chảy rối khi chảy có tốc độ lớn và thường giao thoa đan xen nhau. Tốc độ thẩm thấu của nước được tính to án theo thực n g h iệ m c ủ a Darcy - tính toán theo định luật thấm đường thẳng o = Ki (36) Trong đó: 0 - Tốc độ thấm củ a nước trong đ ấ t (m/d); 1 - Đ ộ dốc cột nước (gradiant o f w a te r head). H .- H , i= (37) H ình 5: Dòng thấm Hi và H2 - cao độ cột nước (thuỷ đầu) tại hai điểm của nước A | và A2; K - Hệ số thẩm thấu của đất. K được trình bày ở bảng 6. 22
3. Á p lực nước đ ộn g - H iện tượng lưu sa và xói ngầm Á p lực c ủ a cộ t đ ất được tạo ra khi d òng thâm n g ầ m c h ả y qua m ột đơn vị thể tích của đ ấ t được gọi là áp lực nước động. D ò n g nước th âm qua đơn vị thể tích của đ ấ t lớn hay nhỏ phụ thuộc v ào trở lực của cốt đ ấ t lớn hay nhỏ và phụ thuộc v ào phương hướng vị trí c ủ a cốt đất. H ướng dòng ch ảy n g ầ m nước động thực h iện theo n g u y ê n lý trọng lực. Dưới đáy h ố m ó n g n ế u có dòng nước ngầm có áp, khi đ à o m ó ng sẽ sinh ra h iện tượng nước th ấm ngược từ đ áy h ố m ó n g lên và n hiều lúc sinh ra h iệ n tượng lưu sa. Lúc đ ào m ó n g người thi công cần lưu ý đến sự ổn định của cô ng trình k ế cận do hiện tượng lưu sa (c á t c h ảy) gây ra. H iện tượng lưu sa (Drift sand; quick sand; shifting sand; running sand) rấ t dễ xảy ra khi đất n ề n là c á t mịn, c á t bột, á sé t nhẹ. Khi d ò n g c h ảy n g ầ m có áp mà độ ch ên h cộ t nước lớn thì dòng c h ảy trong các lỗ rỗng khe nứt của đất sẽ thành các dòng c h ảy rối. D ò n g ch ảy rối với v ận tốc dòng c h ả y lớn sẽ k é o theo đ ấ t cát...trong n ề n và là m cho đ ấ t c à n g rỗng n h iề u hơn và ta gọi đó là sự xói m ò n x â m thực trong đất. Sau khi trong lòng đ ấ t bị xói m òn x âm thực, m ặ t đ ấ t phía trên nó thường sinh ra c ác h ố trũng lún sụt. V iệc n g h iên cứu n ắ m vững n g u y ê n lý vận động của nước n g ầ m sẽ tạ o cho ta những giải p h á p n g ăn ngừa hiệu quả c ác tác hại nói trên. 23