Đồ án Dự toán khảo sát địa chất công trình khách sạn Hoàng Gia

c chảy vào hố móng. 3.2 Thiết kế sơ bộ phương án móng Với cấu trúc địa chất như trên và tải trọng của khu nhà 15 tầng khoảng 800tấn/trụ, đặc biệt là ở độ sâu khoảng 0,6 ữ 11,7m có một lớp sét dẻo mềm khá dày với chiều dày trung bình khoảng 7,87m thì việc dùng móng nông là không hợp lý. Vì vậy ta có thể dùng móng cọc ma sát với mũi cọc đặt vào lớp cuội sỏi màu xám xanh – xám ghi số 8 hoặc móng cọc khoan nhồi với mũi cọc đặt vào lớp cuội sỏi màu xám đen – xám trắng số 12 Dựa vào mặt cắt địa chất công trình nhận thấy địa tầng của hố khoan HK2 là phức tạp hơn cả nên ta chọn địa tâng của hố khoan HK2 để tính toán. 3.2.1 Phương án móng cọc ma sát. 3.2.1.1 Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền a. Chọn chiều sâu đặt móng Mũi cọc được đặt vào mặt lớp cuội sỏi màu xám xanh – xám ghi, trạng thái chặt có Ro = 6,00 kg/cm2 và Eo = 720,0 kg/cm2 . Căn cứ vào cấu trúc nền nghiên cứu và tải trọng công trình ta chọn kết cấu khung chịu lực, ta chọn loại cọc bêtông cốt thép đúc sẵn : Tiết diện vuông đặc, kích thước 45x45cm2 Bêtông cọc mác 300# Cốt thép dọc là thép A- III, gồm 4 thanh đường kính F20 Cốt thép đai là thép A- II, đường kính F12 Chiều sâu chôn đài là 2,0m kể từ nền tầng hầm (tức là sâu khoảng 7m tính từ mặt đất); Chiều cao đài là 1,5m ; cọc ngàm vào đài 1 đoạn 0,5m Chiều dài của cọc tính từ đáy đài là 12m và tổng chiều dài của cọc là 12,5m Phương pháp thi công là đóng bằng búa diezen. b. Tính toán sức chịu tải của cọc. Có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải của cọc, ở đây ta xác định theo 2 phương pháp là theo vật liệu làm cọc và theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn - SPT. Sau đó ta lấy giá trị nhỏ nhất để tính toán. *Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức sau: ( 3.1 ) Trong đó: m: là hệ số làm việc của cọc (m = 0,85); Rbt : là cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng Rbt = 1300T/m2 Fbt : là diện tích tiết diện phần bêtông Fbt = F - Fct = 0,20124m2 Rct : là cường độ chịu nén giới hạn của cốt thép, tra bảng ta có Rct = 36000T/m2 Fct : là diện tích tiết diện phần cốt thép Fct = 4.p.r2 =4. p.10-4 = 1,26.10-3m2 j : là hệ số chịu uốn dọc trục, phụ thuộc tỷ số L/d ( L là chiều dài cọc, d là đường kính cọc tròn hay cạnh của cọc vuông), lấy j = 1. Thay vào công thức số ( 3.1 ) ta có : * Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn- SPT. Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức: (3. 2 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: (3.3) Trong đó: m : là hệ số lấy bằng 400 cho cọc đóng; n : là hệ số lấy bằng 2 cho cọc đóng; N30 : là trị số SPT của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc (d là đường kính hay cạnh cọc), N30 = 54 ; : là trị số SPT trung bình của các lớp đất dọc theo thân cọc; ; F : là diện tích tiết diện mũi cọc;F = 0,2025m2; FS : là diện tích xung quanh cọc; FS = 37,68m2; k : là hệ số an toàn, lấy k = 3. Thay các số ở trên vào công thức (3.2) và (3.3) ta có: Pvl = 260,93 T > Pcp = 171,93 T So sánh Pvl và Pcp ta lấy sức chịu tải cho cọc là giá trị nhỏ nhất Vậy sức chịu tải tính toán cho cọc là Ptt = 171,93 (T) * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Theo thiết kế tải trọng tác dụng lên mỗi cọc là 800T/trụ. Để đảm bảo cho việc thi công đạt yêu cầu theo quy phạm thì khoảng cách giữa 2 cọc gần nhất không được nhỏ hơn 3d (d là kích thước tiết diện cọc, d = 0,45m). Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy móng là: Diện tích đáy đài xác định theo công thức: Fđ = (3.4) Trong đó: gTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài ta chọn gTB = 2,2(T/m3). Ntc: tải trọng thiết kế tác dụng lên đáy đài, Ntc =800T Thay số vào công thức (3.4) ta được: Ta chọn đáy đài là hình vuông có diện tích là Fd =8,89m2. * Xác định số lượng cọc trong đài áp dụng công thức: ( 3.5 ) Trong đó: b là hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy b =1,1; Ptt là sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 171,93 T SN = Nctt + Qđ Qđ = n.gtb.h.Fđ = 1,1x2,2x2,0x8,89 = 43,03 (T) gtb : khối lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài; gtb =2,2T/m3 n là hệ số vượt tải, lấy n= 1,1 Vậy SN = 800 + 43,03 = 843,03 (T) Thay vào công thức (3.5) ta có: (cọc) Để đảm bảo công trình làm việc ổn định, ta lấy số cọc trong đài là 6cọc. * Cấu tạo và tính toán đài cọc Khoảng cách giữa các cọc là : C = 3d =3.0,45 = 1.35m Chiều sâu cọc ngàm vào trong đài là h1 =0,5m Chiều cao đài là hđ = 1,5m Chiều cao làm việc của bêtông trên đỉnh cọc là: h2 = hđ - h1 = 1,5 – 0,5 =1m Để đảm bảo, ta kiểm tra khả năng chống chọc thủng của đài. Đài không bị chọc thủng khi = ≤ (3.6) Trong đó: t : Cường độ kháng cắt của bêtông u là chu vi tiết diện cọc; u = 1,8m [t] : Cường độ kháng cắt giới hạn của bêtông, lấy [t] ằ 0,1Rn Cường độ kháng nén của bêtông phụ thuộc vào mác bêtông, với mác bêtông 300#, tra bảng ta được Rn = 1300T/m2. Do đó [t] ằ 0,1.1300 =130 T/m2. Ta thấy t = 96,64 T/m2 < [t] = 130T/m2. Vậy chiều cao của đài đã chọn là hợp lý, đài làm việc trong điều kiện an toàn không bị chọc thủng. Ta có sơ đồ bố trí cọc vào đài như sau: * Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên cọc phải thỏa mãn các điều kiện sau: (3.7) (3.8) - tải trọng tác dụng lên cọc lớn nhất - tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài, = 843,03 (T) n - số lượng cọc trong móng; n = 6 (cọc) Thay các giá trị vào (3.8) ta có: Sức chịu tải tính toán của cọc = 140,51T; Vậy Pomax< P= 171,93T;điều kiện lực tác dụng lên cọc được thỏa mãn. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc. Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở a trong đó a được tính theo công thức: a = (3.9) Trong đó: jtb : là góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên; (3.10) Ta có bảng số liệu như sau: Thứ tự lớp ji(rad) li(m) jili(rad.m) 3 0,1937 2,0 0,38740 4 0,4456 4,2 1,87152 5 0,6109 2,8 1,71052 5a 0,1783 3,0 0,5349 S 12 4,50434 Thay vào công thức số (3.10) ta có: Thay jtb vào công thức số (3.9) ta được: tga = 0,094 Diện tích đáy móng khối quy ước được xác định theo công thức: (3.11) A1=1,8m: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của cọc. L : Chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc; L = 12,0m Thay các giá trị vào công thức (3.11) ta tính được: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là: (3.12) Trong đó: - Trọng lượng của móng khối quy ước Gqu = Fqu . gqu . hqu= 16,45 ´ 2,2 ´ 19,0 = 687,61(T) gqu - Khối lượng thể tích trung bình của móng khối quy ước, g qu =2,2 T/m3 hqu - Chiều cao của móng khối quy ước tính từ mặt đất đến mũi cọc, hqu =19,0 m Thay các giá trị vào (3.12) ta có: SPquH = 800+ 687,61 = 1487,61 (T) Để công trình ổn định phải thỏa mãn điều kiện: < R ứng suất tác dụng tại đáy móng khối qui ước: Trong đó: s- ứng suất tác dụng tại đáy móng khối qui ước; - tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối qui ước, gồm cả trọng lượng đài cọc, cọc và đất nằm trong móng khối quy ước * Sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối qui ước được tính theo công thức: R = m(Ab + Bh)g + c.D (3.13) Trong đó: R- sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối qui ước m- hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1 b – chiều rộng của móng khối quy ước; b = 4,06m; h – chiều sâu của móng khối quy ước, h = 19m; A,B,D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất tại lớp 8; tra bảng ta có A = 0,98 ; B = 4,93 ; D = 6,4 Thay vào công thức (3.13) ta có : So sánh ứng suất tác dụng tại đáy móng khối quy ước và sức chịu tảii của đất nền tại đáy móng khối quy ước ta thấy: d = 81,21(T/m2) < R = 258,77 (T/m2) Theo như thiết kế thì mũi cọc được đặt vào lớp thứ 8 – là lớp cuội sỏi màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt có sức chịu tải quy ước Ro = 6,0kg/cm2 và môđun tổng biến dạng Eo = 720,0kg/cm2. Đây là lớp đất có sức chịu tải quy ước rất lớn cho nên lớp này đủ khả năng chịu tải công trình. Nền đất dưới mũi cọc ổn định về sức chịu tải. 3.2.1.2 Vấn đề biến dạng nền đất. Để tính toán lún của móng, ở đây sử dụng phương pháp phân tầng lấy tổng. Theo phương pháp này chúng tôi chia các lớp đất dưới đáy thành các phân tố có chiều dày hi = (0,2á0,4) bqu (bqu chiều rộng móng khối quy ước = 4,51 m); lấy hi =0,3x4,06 ằ 1,2m áp lực trung bình tại đáy móng là: áp lực gây lún được tính như sau: Độ lún cuối cùng được tính theo công thức : (3.14) Trong đó: b là hệ số chuyển đổi được lấy theo từng loại đất, b = 0,76 E0 môđun tổng biến dạng của đất nền tại đáy móng khối quy ước, E0= 720,0 kG/cm2 sZi áp lực phụ thêm sZi = k0 .Pgl k0 hệ số ứng suất ở tâm móng phụ thuộc vào tỷ số a/b và z/b tra theo phụ lục 3.1. Pgl là áp lực gây lún Pgl = 48,63T/m2 sbt = gtb.hqu + g.z Tại đáy móng khối quy ước ta có : z = 0 nên sbt = 2,2x19 = 41,8 (T/m2) Kết quả tính toán được tính theo bảng sau: Điểm tính Zi (m) dbt (T/m2) l/b z/b k0 dz (T/m2) hidz (T/m) 1 0 41,8 1 0 1 48,63 29,178 2 1,2 44,98 1 0,3 0,88 42,79 51,348 3 1,7 46,305 1 0,42 0,75 36,47 18,235 4 2,9 49,485 1 0,71 0,527 25,63 30,756 5 3,8 51,87 1 0,94 0,433 21,06 18,954 6 4,5 53,711 1 1,11 0,296 14,39 10,073 7 5,7 56,879 1 1,4 0,201 9,77 5,82 Dựa vào bảng tính toán trên ta thấy tại độ sâu 5,7m tính từ đáy móng khối quy ước : Nên chiều rộng vùng hoạt động nén ép là 5,7m. Độ lún cuối cùng là : Vậy độ lún cuối cùng của móng là 0,0174m = 1,74cm 3.2.2 Phương án móng cọc khoan nhồi. a. Chọn loại vật liệu và kết cấu cọc. Với giải pháp cọc khoan nhồi, ta chọn các loại vật liệu làm cọc như sau: - Cọc bêtông cốt thép, tiết diện tròn, đường kính 1,3m; Bêtông cọc mác 300#; Cốt thép dọc là thép A-III, chọn 12 thanh đường kính f20; Cốt thép đai là thép A-II, đường kính f12; b. Chọn chiều sâu đặt đài và chiều dài cọc. Theo kết quả khảo sát địa tầng thì khu vực khảo sát được chia ra thành 12 lớp. Trong đó lớp số 12 là lớp cuội sỏi màu xám đen, xám trắng, nâu gụ, trạng thái chặt, có sức chịu tải cao, độ biến dạng nhỏ, có môđun tổng biến dạng Eo = 1276,0kg/cm2, Ro = 7,0kg/cm2. Căn cứ vào đó ta chọn lớp này để đặt mũi cọc. Chiều dài cọc thiết kế là 21,5m; cọc cắm vào lớp 12 là 2m; Độ sâu chôn đài là 3m kể từ nền tầng hầm (tức là sâu 8m tính từ mặt đất); cọc ngàm vào đài 0,5m; Đài cọc được làm bằng bêtông cốt thép, bêtông mác 300#. c. Xác định sức chịu tải của cọc theo phương thẳng đứng. * Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức sau: ( 3.1 ) Trong đó: m: là hệ số làm việc của cọc (m = 0,85); Rbt : là cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng Rbt = 1300T/m2 Fbt : là diện tích tiết diện phần bêtông Fbt = F - Fct = (1,3/2)2.p - 0,003768 =1,3236 m2 Rct : là cường độ chịu nén giới hạn của cốt thép, tra bảng ta có Rct = 36000T/m2 Fct : là diện tích tiết diện phần cốt thép Fct = 12.p.r2 = 12. p.10-4 = 0,003768m2 j : là hệ số chịu uốn dọc trục, phụ thuộc tỷ số L/d ( L là chiều dài cọc, d là đường kính cọc tròn hay cạnh của cọc vuông), lấy j = 1. Thay vào công thức số ( 3.1) ta có : * Sức chịu tải của cọc theo đất nền. Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức: (3.2) và (3.3) (3. 2 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: (3.3) Trong đó: m : là hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi; n : là hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi; N30 : là trị số SPT của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc (d là đường kính hay cạnh cọc), N30 = 97 ; : là trị số SPT trung bình của các lớp đất dọc theo thân cọc; ; F : là diện tích tiết diện mũi cọc;F = 1,69m2; FS : là diện tích xung quanh cọc; FS = 85,77m2; k : là hệ số an toàn, lấy k = 3. Thay các số ở trên vào công thức (3.2) và (3.3) ta có: Ta thấy : Pcp = 545,03 T< Pvl = 978,97 T Nên chọn Ptt = Pcp = 545,03(T) * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc Đài cọc được cấu tạo bằng bêtông cốt thép, bêtông mác 300#, thi công bằng phương pháp đổ trực tiếp. Chọn chiều sâu chôn đài là 3m kể từ nền tầng hầm, cọc ngàm vào đài 0,5m. Kích thước đài cọc được tính theo công thức sau: Fđ = (3.4) Trong đó : Ntc : Tải trọng thiết kế tác dụng lên đáy đài, Ntc = 800T gTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài ta chọn gTB = 2,2(T/m3). sTB : ứng suất trung bình của đất dưới đáy đài được tính như sau: Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 545,03T d : Đường kính cọc, d = 1,3m Vậy có : Thay số vào công thức (3.4) ta được: * Xác định số lượng cọc trong đài. Số lượng cọc trong đài được tính theo công thức sau: Trong đó : n : số lượng cọc trong đài; b: hệ số kinh nghiệm có kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy β = 1,5; Ptt : sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 545,03 (T) N : Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tác dụng lên đài cọc, được xác định như sau: N = Ptk + Gd Trong đó: Gd : Trọng lượng của đài và đất trên đài Gd = k.Fd.h.gtb k : hệ số kể đến sự lệch tâm, lấy k = 1 gtb : khối lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài, lấy gtb = 2,2 T/m3 Gd = 1x27,3x3x2,2 = 180,18 T Vậy N = 800 + 180,18 = 980,18 T Số lượng cọc trong đài là (cọc) Để bảo đảm cho công trình ổn định ta chọn số cọc trong đài n = 2cọc. * Cấu tạo và tính toán đài cọc. Khoảng cách giữa các cọc là: C = 3d = 3x1,3 = 3,9m Chiều sâu cọc ngàm vào trong đài là: h1 = 0,5m Chọn chiều cao đài là hd = 2,5m Chiều cao làm việc của bêtông trên đỉnh cọc là h2 = hd – h1 = 2,5 – 0,5 = 2,0m Để đảm bảo an toàn cho công trình ta kiểm tra khả năng chống chọc thủng đài. Đài không bị chọc thủng khi thoả mãn điều kiện sau: (3.6) Trong đó: t : Cường độ kháng cắt của bêtông u là chu vi tiết diện cọc; u = p.d = 3,14x1,3 = 4,08 m [t] : Cường độ kháng cắt giới hạn của bêtông, lấy [t] ằ 0,1Rn Cường độ kháng nén của bêtông phụ thuộc vào mác bêtông, với mác bêtông 300#, tra bảng ta được Rn = 1300T/m2. Do đó [t] ằ 0,1.1300 =130 T/m2. Ta thấy t = 53,43 T/m2 < [t] = 130T/m2. Vậy chiều cao của đài đã chọn là hợp lý, đài làm việc trong điều kiện an toàn không bị chọc thủng. Ta có sơ đồ bố trí cọc vào đài như sau: * Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên cọc phải thoả mãn điều kiện sau: Trong đó : Pm : Tải trọng tính toán tác dụng lên mỗi cọc theo phương thẳng đứng; N : Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên mỗi cọc theo phương thẳng đứng, N = 980,18 T; n : Số cọc trong đài, n = 2 cọc; Ptt : Tải trọng tính toán của cọc, Ptt = 545,03 T Từ các số liệu như trên ta có: So sánh Pmvới Ptt ta thấy Pm = 490,09 T < Ptt = 545,03 T Như vậy tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc, cho nên cọc được thiết kế là hợp lý về sức chịu tải. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc. Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở a trong đó a được tính theo công thức: a = (16) Trong đó: jtb : là góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên; (17) Tuy nhiên theo như thiết kế ở trên, đây là móng cọc khoan nhồi, mũi cọc được đặt vào lớp thứ 12 – lớp cuội sỏi màu xám đen, xám trắng, nâu gụ, trạng thái rât chặt. Đây là lớp thực tế không nén ép được nên vấn đề biến dạng của đất nền không xảy ra. 3.3 Tính toán ổn định thành hố móng 3.3.1 Các biện pháp chống giữ thành hố móng Trong thi công móng cọc nói chung và khi thi công công trình có tầng hầm sâu thường gặp vấn đề về bảo vệ thành hố đào để làm đài cọc và thi công tầng hầm. Để ngăn ngừa hiện tượng đất ở thành hố móng bị sụt lở và đất nền ở đáy hố móng bị phá hoại ta có thể dùng một số các biện pháp như sau. Tuy nhiên mỗi một phương pháp lại có các ưu và nhược điểm riêng. Cụ thể như sau: - Tường cọc ván bằng gỗ: Tường cọc ván bằng gỗ dùng thích hợp đối với các loại đất yếu có cường độ thấp, không nên dùng đối với nền là đá sỏi hoặc sét cứng. Khi chiều sâu hố móng không lớn hơn 4-5m và mực nước ngầm không thay đổi thì dùng tường cọc ván gỗ là hợp lý hơn cả. Tuy nhiên nhược điểm của tường cọc ván này là tuổi thọ kém, dễ mục nát, tường cọc ván dễ bị cong, vênh. - Tường cọc ván bằng thép: Khi hố móng sâu hơn 5m và khi không dùng được cọc ván bằng gỗ thì có thể sử dụng loại tường cọc ván bằng thép. Vì thép là loại vật liệu có cường độ chịu uốn lớn cho nên chiều dày của tường cọc ván thường nhỏ và có khả năng đóng sâu xuống đất tới hàng chục mét. Khi mực nước ngầm xuất hiện ở cao và thay đổi thì dùng loại tường này rất thích hợp vị kết cấu của nó đảm bảo không cho nước thấm qua. - Tường cọc ván bằng bêtông cốt thép: So với các loại tường cọc ván bằng gỗ và bằng thép thì loại tường cọc ván bằng bêtông cốt thép có nhiều nhược điểm hơn, bởi vì trọng lượng bản thân của nó nặng, chế tạo phức tạp, không những đòi hỏi chất lượng cao về mặt chịu lực mà còn về chống thấm và các yêu cầu khác, thi công khó khăn hơn. Do đó đối với công trình tạm thời hoặc không cần thiết thì người ta ít dùng loại cọc ván này. Đối với công trình xây dựng có các đặc điểm kỹ thuật và địa tầng của khu xây dựng đã được trình bày ở chương II của phần I này ta nhận thấy rằng biện pháp tối ưu nhất cho công tác chống giữ thành hố móng là dùng tường cọc ván bằng thép vì khu đất xây dựng có mực nước ngầm nông gần mặt đất do đó sử dụng tường cọc ván bằng thép sẽ ngăn được hiện tượng nước chảy vào hố móng từ thành hố. 3.3.2 Tính toán tường cọc ván thép. Để giảm bớt chiều dài tường cọc ván và tiện cho việc tính toán cũng như thi công tường cọc ván sau này ta có thể giảm bớt chiều sâu thành hố móng bằng cách bóc bỏ lớp đất lấp ở trên cùng và tạo mái dốc Chiều cao thành hố móng H = 4m Chiều sâu chôn tường cọc ván h = 4m Chọn tường cọc ván làm bằng thép A-III, có chiều dày d = 5 cm và có cường độ chống uốn tiêu chuẩn Ru = 2400 kg/cm2 Độ sâu neo là 1,5m 3.3.2.1 Tính áp lực chủ động. Ta tính áp lực chủ động do từng lớp đất gây ra đối với tường cọc ván. * Lớp 2: Lớp này có : g2 = 2,7T/m3 h2 = 2,2m C2 = 6 T/m2 j2 = 27o32’ với j2 = 27o32’ ta có tg(45o – 27o32’/2) = 0,606 vì giá trị s2c không phụ thuộc vào vị trí đang xét nên ta luôn có: s2c = 2C2tg2(45o– j2/2) = 2x0,6x(0,606)2 = 0,44(T/m2) Tại điểm A : Vì nằm trên mặt đất nên s2jA= 0 Tại điểm B : s2jB= g2h2tg2(450- j2/2) =2,7x2,2x(0,606)2=2,18(T/m2) sB = s2jB - s2c = 2,18-0,44= 1,74 (T/m2) * Lớp 3: Lớp này có: g3 = 2,69T/m3 h3 = 5,8m C3 = 2,18 T/m2 j3 = 11o06’ với j2 = 11o06’ ta có tg(45o – 11o06’/2) = 0,823 vì giá trị s2c không phụ thuộc vào vị trí đang xét nên ta luôn có: s2c = 2C2tg2(45o– j2/2)=2x2,18x0,8232=2,95(T/m2) Tại điểm C: s2jC= g2h2tg2(450- j3/2)=2,7x2,2x0,8232=4,02(T/m2) Vậy sC=s2jC-s2c=4,02-2,95=1,07(T/m2) Tại điểm D: s2jD=(g2h2 +g3h3 )tg2(450- j3/2) =(2,7x2,2+2,69x5,8)x0,8232 =14,59(T/m2) Vậy sD = s2jD - sC = 14,59-2,95 =11,64(T/m2) Biểu đồ áp lực hông được biểu diễn như sau: hc là độ sâu mà tại đó áp lực chủ động bằng 0 được tính như sau: áp lực chủ động của đất tác dụng lên tường cọc ván bằng tổng diện tích biểu đồ áp lực hông: Ec= Ec1+ Ec2=1/2.(h2-hc).1,74+1/2.(1,07+11,64).h3 =1/2.(2,2-0,73).1,74+1/2.(1,07+11,64).5,8 =1,28+36,86 =38,14(T/m) 3.3.2.2 Tính áp lực bị động: áp lực bị động tác dụng lên tường cọc ván được xác định như sau: Trong đó mb là hệ số áp lực bị động. Vì dùng cọc ván thép nên có thể bỏ qua ma sát giữa đất và cọc ván: mb=tg2(450+j3/2)= tg2(450+11006’/2)=1,48 Như vậy ta có: Biểu đồ phân bố áp lực bị động như sau: 3.3.2.3 Kiểm tra ổn định của tường cọc ván: Để kiểm tra ổn định của tường cọc ván ta xác định mômen của áp lực chủ động và áp lực bị động đối với điểm neo A’ và thoả mãn điều kiện sau: M(Ec-A’) Ê m.M(Eb-A’) Trong đó: M(Ec-A’) là mômen của áp lực chủ động đối với điểm A’ M(Eb-A’) là mômen của áp lực bị động đối với điểm A’ m là hệ số điều kiện làm việc, lấy m= 0,8 Để xác định được M(Ec-A’) và M(Eb-A’) ta cần phải xác định được điểm đặt của Ec và Eb như sau: * Điểm đặt của Ec: Vì Ec là hợp lực của Ec1 và Ec2 nên trước hết ta xác định điểm đặt của Ec1 và Ec2 trước. - Điểm đặt của Ec1 được xác định như sau: - Điểm đặt của Ec2: - Điểm đặt của Ec là; Vậy điểm đặt của Ec cách Ec2 khoảng 1,44m * Điểm đặt của EB: Điểm đặt của EB được xác định như sau: Sơ đồ điểm đặt của Ec và EB như sau: Vậy ta có mômen áp lực chủ động và áp lực bị động gây ra đối vơi điểm neo A’ như sau: M(Ec-A’) = Ec.(h3+h2-x2-x-1,5) =38,14.(5,8+2,2-2,1-1,44-1,5)=112,89T M(Eb-A’)=Eb.(8-1,33) = 31,85.(8-1,33)= 212,44T 0,8. M(Eb-A’) = 0,8x212,44=169,95T Vậy M(Ec-A’) =112,89 T Ê 0,8. M(Eb-A’) =169,95 T, điều kiện ổn định của tường cọc ván hoàn toàn được thoả mãn. * Kiểm tra ổn định của tường cọc ván: Phản lực R ở vị trí neo được xác định theo công thức: Độ sâu z0 mà tại đó tường chịu uốn lớn nhất là: Trong đó: mc= là hệ số áp lực chủ động của từng lớp đất được tính như sau: mc = tg2(450-j/2) Vậy ta có: Trị số mômen uốn lớn nhất tác dụng lên tường là: Mômen chống uốn của tường cọc ván là: Trong đó: d là bề dày tường ván thép l là chiều dài tường, lấy bằng 1 đơn vị chiều dài Vậy Do đó cường độ kháng uốn của ván cọc thép là: Thấy rằng t = 741,01kg/cm2 < Ru =2400kg/cm2 như vậy cường độ của tường cọc ván là hoàn toàn thoả mãn. 3.4 Vấn đề nước chảy vào hố móng. Ngoài biện pháp chống đỡ thành hố móng để cho đất khỏi bị sụt lở như đã tính toán ở trên thì việc làm khô hố móng để thi công cũng là vấn đề rất quan trọng, đặc biệt là khi hố móng nằm dưới mực nước ngầm. Nếu lựa chọn phương pháp thoát nước ở hố móng không thích hợp thì có thể dẫn đến sự mất ổn định của đất nền ở đáy hố móng. Tùy theo tính chất của đất, hệ số thấm của đất, chiều cao hố móng, chiều cao mực nước ngầm xuất hiện, khả năng bị xói mòn của đất và điều kiện thi công mà ta có thể chọn một trong các phương pháp thoát nước sau: a. Phương pháp hút nước lộ thiên. Khi mực nước ngầm nằm trên đáy hố móng và đất nền thuộc loại đất sét ở trạng thải dẻo cứng hoặc dẻo mềm có hệ số thấm k< 10-7 cm/s thì dùng phương pháp hút nước lộ thiên bằng máy bơm là thích hợp nhất và kinh tế nhất. Khi hút nước, ta đào các rãnh ở xung quanh hố móng để tập trung nước vào một chỗ rồi sau đó dùng máy bơm hut nước ra khỏi phạm vi khu xây dựng. Tuy nhiên phương pháp này lại có nhược điểm là khi hút nước mà nền là loại đất rời có hệ số thấm lớn hơn hoặc đất dính bão hòa nước và trong đất xuất hiện nước có áp lực cao thì các hạt đất dễ bị cuốn đi, do đó làm cho đất nền ở hố móng bị phá hoại và gây nên những biến dạng khác đối với công trình b. Phương pháp hạ mực nước ngầm Khi đào hố móng ở những nơi có mực nước ngầm và đất nền là loại đất yếu thì áp dụng phương pháp hạ mực nước ngầm là hợp lý nhất. Phương pháp này khi áp dụng không những đảm bảo cho hố móng luôn luôn được khô ráo và thuận tiện cho việc xây hố móng mà còn có tác dụng làm cho đất nền giảm đi sau khi mực nước ngầm đã được hạ thấp theo yêu cầu thiết kế. Hiện nay người ta thường dùng các phương pháp hạ mực nước ngầm bằng giếng thấm qua các ông kim loại lọc hoặc bằng điện thấm… Phần II Thiết kế phương án khảo sát và tổ chức thi công chương I thiết kế các phương án khảo sát 1.1. Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Quá trình khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn sơ bộ đã chọn ra được ra vị trí xây dựng. Tuy nhiên mức độ chi tiết của tài liệu cần phải tiếp tục khảo sát địa chất công trình tỉ mỉ hơn để có đủ cơ sở và độ tin cậy cần thiết nhằm phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật. 1.1.1. Khối lượng công tác khảo sát địa chất công trình đã thực hiện. Trong giai đoạn khảo sát địa chất công trình sơ bộ tại khu vực xây dựng đã tiến hành với 3 hố khoan (HK1,HK2,HK3). Trên cơ sở đó đã làm sáng tỏ phần nào điều kiện địa chất công trình 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. Công tác thí nghiệm trong phòng : Đã tiến hành lấy mẫu thí nghiệm 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 đoạn sau cần phải lấy thêm. 1.1.2. Các vấn đề còn tồn tại, nhiệm vụ của giai đoạn tiếp theo. Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT sơ bộ đã chọn được vị trí xây dựng và giải quyết những vấn đề liên quan đế xây dựng công trình. Tuy vậy việc bố trí các hố khoan còn quá thưa thớt nên việc dùng tài liệu này là chưa đủ, cần phải bố trí thêm các h