1
më ®Çu
* Tính cấp thiết của đề tài
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, quy m« cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn ®Þa
bµn thÞ x· Tam §iÖp ngµy cµng lín (c¶ vÒ sè lîng c«ng tr×nh vµ chiÒu cao
c«ng tr×nh). Híng tíi n¨m 2015, thÞ x· Tam §iÖp sÏ trë thµnh ®« thÞ lo¹i 3,
quy m« x©y dùng sÏ cµng ®îc më réng h¬n n÷a bao gåm nhiÒu nhµ m¸y, ph©n
xëng c«ng nghiÖp lín vµ c¸c c«ng tr×nh trong khu du lÞch sinh th¸i, c¸c nhµ
hµng, kh¸ch s¹n còng nh c¸c trô së lµm viÖc cña c¸c c¬ quan hµnh chÝnh nhµ
níc. Tuy nhiªn, khu vùc thÞ x· Tam §iÖp l¹i cã cÊu tróc ®Þa chÊt ®a d¹ng vµ phøc
t¹p víi sù cã mÆt cña nhiÒu lo¹i ®Êt vµ ®¸ cã thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt c¬ lý kh¸c
nhau, víi sù ph©n bè kh«ng ®ång ®Òu ë c¸c khu vùc kh¸c nhau.
Trong qu¸ tr×nh ®Çu t x©y dùng, mét sè c«ng tr×nh khi lùa chän gi¶i
ph¸p nÒn mãng cha thùc sù phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®Êt nÒn vµ cha ®¹t hiÖu qu¶
kinh tÕ cao. §Ó c«ng tr×nh x©y dùng an toµn vµ sö dông theo ®óng c«ng n¨ng
thiÕt kÕ th× tríc hÕt c¸c gi¶i ph¸p nÒn vµ mãng cña chóng ph¶i hîp lý, tøc lµ kh¶
thi, ®¶m b¶o cho c«ng tr×nh x©y dùng ®¹t ®îc ®é æn ®Þnh theo c¸c yªu cÇu kü
thuËt quy ®Þnh.
§Ó cã c¸c gi¶i ph¸p nÒn, mãng kh¶ dÜ võa ®¶m b¶o vÒ mÆt kü thuËt, võa
®¶m b¶o vÒ hiÖu qu¶ kinh tÕ th× nhÊt thiÕt ngêi thiÕt kÕ cÇn ph¶i cã sù hiÓu
biÕt thùc tÕ cña ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, sao cho c¸c gi¶i ph¸p nÒn mãng ph¶i phï
hîp víi ®Æc ®iÓm ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh khu vùc x©y dùng.
§Ò tµi luËn v¨n th¹c sü “Nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p nÒn mãng hîp lý cho
khu vùc thÞ x· Tam §iÖp” chÝnh lµ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò bøc xóc ®ã, gãp phÇn ®Þnh
híng cho c¸c chñ ®Çu t, ngêi thiÕt kÕ, c¬ quan qu¶n lý chÊt lîng x©y dùng sö
dông hîp lý m«i trêng ®Þa chÊt, t¨ng hiÖu qu¶ ®Çu t x©y dùng.
* Mục tiêu đề tài luận v¨n
§Ò xuÊt c¸c ph¬ng ¸n nÒn mãng hîp lý cho khu vùc thÞ x· Tam §iÖp
trªn c¬ së tæng kÕt vµ ®¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh cña khu vùc
nghiªn cøu vµ c¸c kinh nghiÖm x©y dùng mãng trong khu vùc nghiªn cøu.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
C¸c c«ng tr×nh x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp víi quy m« kh¸c nhau
theo quy ho¹ch trong ph¹m vi thÞ x· Tam §iÖp.
* Nội dung nghiên cứu của đề tài
2
- Thu thËp, tæng kÕt vµ ®¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh cña khu
vùc thÞ x· Tam §iÖp;
- §¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh khu vùc thÞ x· Tam §iÖp phôc
vô x©y dùng. Cô thÓ lµ:
+ Chia khu ®Þa chÊt c«ng tr×nh khu vùc thÞ x· Tam §iÖp phôc vô x©y
dùng c¸c lo¹i c«ng tr×nh víi quy m« t¶i träng kh¸c nhau;
+ Tæng kÕt c¸c kinh nghiÖm sö dông gi¶i ph¸p nÒn mãng trong ph¹m vi
thÞ x· Tam §iÖp;
- §Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p nÒn mãng hîp lý vÒ kinh tÕ-kü thuËt cho khu
vùc thÞ x· Tam §iÖp.
* Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu
- C¸c ph¬ng ph¸p ®Þa chÊt truyÒn thèng nh: thu thËp tµi liÖu, kh¶o s¸t ®o
vÏ vµ lÊy mÉu thùc ®Þa;
- Ph¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ thèng ®¸nh gi¸, ph©n chia m«i trêng ®Þa kü
thuËt;
- Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n dù b¸o liªn quan ®Õn nÒn mãng;
- C«ng nghÖ th«ng tin vµ c¸c phÇn mÒm trî gióp.
* ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi
KÕt qu¶ nghiªn cøu cña luËn v¨n sÏ lµ c¬ së tin cËy ®Ó:
- Cho c¸c nhµ ®Çu t, c¸c ®¬n vÞ t vÊn thiÕt kÕ lËp c¸c gi¶i ph¸p nÒn mãng
hîp lý cho c¸c dù ¸n ®Çu t x©y dùng trªn ®Þa bµn nghiªn cøu cña thÞ x· Tam
§iÖp;
- Cho c¸c c¬ quan qu¶n lý ®Çu t, c¸c c¬ quan qu¶n lý chÊt lîng, c¸c ®¬n
vÞ t vÊn trong c«ng t¸c thÈm tra, thÈm ®Þnh vµ phª duyÖt c¸c vÊn ®Ò liªn quan
®Õn nÒn mãng;
- Cho bæ sung c¸c v¨n b¶n ph¸p quy liªn quan ®Õn qu¶n lý chÊt lîng
quy ho¹ch, lËp dù ¸n ®Çu t, thiÕt kÕ, thi c«ng vµ khai th¸c c¸c c«ng tr×nh x©y
dùng trong ®Þa bµn thÞ x·.
* C¬ së tµi liÖu chñ yÕu cña luËn v¨n
- §Þnh híng quy ho¹ch ph¸t triÓn kh«ng gian ®« thÞ thÞ x· Tam §iÖp
cho ®Õn n¨m 2020 (thÓ hiÖn ë c¸c v¨n b¶n…);
- Tµi liÖu ®iÒu tra c¬ b¶n cña thÞ x· Tam §iÖp hiÖn lu tr÷ t¹i Së X©y dùng,
Së Tµi nguyªn M«i trêng, §oµn ®Þa chÊt thuû v¨n - §Þa chÊt c«ng tr×nh 47 vµ
c¸c c¬ quan kh¶o s¸t kh¸c t¹i tØnh Ninh B×nh;
3
- Tµi liÖu thiÕt kÕ c¸c lo¹i c«ng tr×nh x©y dùng kh¸c nhau hiÖn cã t¹i thÞ
x· Tam §iÖp.
LuËn v¨n nµy ®îc thùc hiÖn trong thêi gian tõ 11/10/2010 ®Õn
18/02/2011 t¹i khoa Sau ®¹i häc trêng §¹i häc KiÕn tróc Hµ Néi.
4
Ch¬ng i:
Tæng quan vÒ gi¶i ph¸p nÒn mãng
cho c¸c c«ng tr×nh x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp.
1.1. Nguyªn t¾c chung vÒ thiÕt kÕ nÒn mãng .
Nguyªn t¾c c¬ b¶n trong c«ng t¸c thiÕt kÕ nÒn mãng bao gåm c¸c c«ng
viÖc cô thÓ sau [14]:
1.1.1. C¸c tµi liÖu c¬ së phôc vô c«ng t¸c thiÕt kÕ nÒn mãng
§Ó thiÕt kÕ nÒn mãng cÇn cã mét sè tµi liÖu, c¸c tµi liÖu nµy cã thÓ ®îc
chia ra lµm 3 nhãm:
a. Nhãm tµi liÖu vÒ ®Æc ®iÓm c«ng tr×nh vµ diÖn tÝch x©y dùng bao gåm:
- C¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng;
- C¸c tµi liÖu vÒ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh khu vùc x©y dùng.
b. Nhãm tµi liÖu vÒ c«ng tr×nh ®îc thiÕt kÕ.
c. Nhãm tµi liÖu vÒ ®Æc tÝnh kü thuËt cña vËt liÖu, c«ng nghÖ khoa häc
trong c«ng t¸c s¶n xuÊt vËt liÖu, c«ng nghÖ thi c«ng, thiÕt bÞ thi c«ng vµ n¨ng
lùc cña c¸c chñ thÓ tham gia kh¶o s¸t, thiÕt kÕ, thi c«ng vµ qu¶n lý dù ¸n /c«ng
tr×nh.
1.1.2. C¸c bíc tÝnh to¸n, thiÕt kÕ nÒn mãng
a. §¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm kiÕn tróc, ®Æc ®iÓm kÕt cÊu c«ng tr×nh.
b. §¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n c«ng tr×nh.
c. Ph©n tÝch lùa chän gi¶i ph¸p nÒn mãng vµ ®é s©u ®Æt mãng.
d. X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông xuèng mãng.
e. TÝnh to¸n nÒn mãng theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n.
NÒn nhµ vµ c«ng tr×nh ®îc tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt (theo
søc chÞu t¶i, æn ®Þnh) vµ theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai (theo biÕn d¹ng).
* TÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt:
Nh»m ®¶m b¶o cho trÞ sè tÝnh to¸n N cña t¶i träng theo tæ hîp bÊt lîi
nhÊt xuèng nÒn theo híng nµo ®ã kh«ng vît qu¸ søc chÞu t¶i cña nÒn theo
híng ®ã:
N
K tc
N /Ktc (Ktc lµ hÖ sè ®é tin cËy)
* TÝnh to¸n nÒn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai:
5
Nh»m khèng chÕ biÕn d¹ng cña c«ng tr×nh kh«ng vît qu¸ giíi h¹n cho
phÐp ®Ó sö dông c«ng tr×nh ®îc b×nh thêng, ®Ó néi lùc bæ sung xuÊt hiÖn trong
kÕt cÊu siªu tÜnh do sù lón kh«ng ®Òu g©y ra kh«ng lµm h háng kÕt cÊu.
C¸c ®iÒu kiÖn cÇn ph¶i kiÓm tra:
S Sgh
S Sgh
i igh
Trong ®ã: S, S, i t¬ng øng lµ c¸c gi¸ trÞ ®é lón tuyÖt ®èi lín nhÊt hoÆc
®é lón trung b×nh, ®é lón lÖch t¬ng ®èi vµ ®é nghiªng cña c¸c mãng x¸c ®Þnh
theo tÝnh to¸n; Sgh, Sgh igh lµ c¸c giíi h¹n cho phÐp cña c¸c lo¹i biÕn d¹ng t¬ng øng.
f. ThiÕt kÕ kÕt cÊu mãng.
g. ThiÕt kÕ xö lý nÒn (nÕu cÇn).
i. KiÓm tra vµ kh¼ng ®Þnh gi¶i ph¸p thiÕt kÕ nÒn mãng.
1.1.3. C«ng t¸c kh¶o s¸t ®Þa kü thuËt
a. Môc ®Ých cña kh¶o s¸t ®Þa kü thuËt:
- Lµm s¸ng tá thÕ n»m, h×nh d¹ng cña c¸c líp ®Êt, ®¸ trong cÊu tróc nÒn
®Êt díi ch©n c«ng tr×nh;
- X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu vËt lý, chØ tiªu c¬ häc cña c¸c líp ®Êt, ®¸;
- X¸c ®Þnh mùc níc díi ®Êt, sù biÕn ®æi cña mùc níc díi ®Êt vµ ®Æc
®iÓm cña lo¹i níc (cã tÝnh chÊt ¨n mßn hay kh«ng).
b. Lùa chän ph¬ng ph¸p kh¶o s¸t ®Þa kü thuËt.
Tïy thuéc lo¹i c«ng tr×nh, tïy ®iÒu kiÖn ®Þa lý mµ cã thÓ lùa chän
nh÷ng ph¬ng ph¸p kh¶o s¸t phï hîp nh»m ®¸p øng yªu cÇu cho c«ng t¸c thiÕt
kÕ. Mét sè ph¬ng ph¸p kh¶o s¸t ®Þa kü thuËt thêng ®îc sö dông:
- §µo th¨m dß:
§µo th¨m dß cã thÓ lµ ®µo giÕng th¨m dß (khi chiÒu s©u > 12m), hÇm
th¨m dß ®Ó nghiªn cøu cÊu t¹o ®Þa chÊt theo chiÒu s©u vµ chiÒu réng ®Ó thÝ
nghiÖm hiÖn trêng hoÆc lÊy mÉu ®Êt, mÉu níc ®Ó thÝ nghiÖm trong phßng.
- Khoan th¨m dß:
Môc ®Ých cña viÖc khoan th¨m dß lµ ®Ó nghiªn cøu cÊu t¹o ®Þa chÊt theo
chiÒu s©u vµ theo diÖn, lµ ®Ó tiÕn hµnh mét sè thÝ nghiÖm hiÖn trêng trong lç
6
khoan nh xuyªn tÜnh, xuyªn tiªu chuÈn (SPT), c¾t quay, thö bµn nÐn, lÊy mÉu
®Êt, mÉu níc phôc vô thÝ nghiÖm trong phßng.
- Xuyªn tÜnh:
Môc ®Ých cña xuyªn tÜnh ®Ó lµm c¬ së cho viÖc ®¸nh gi¸ ®é chÆt cña
c¸t, cêng ®é cña ®Êt nÒn, m«®un biÕn d¹ng cña ®Êt vµ søc chÞu t¶i cña cäc.
- Xuyªn ®éng:
KÕt qu¶ cña xuyªn ®éng dïng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é chÆt cña c¸t vµ còng cã
thÓ x¸c ®Þnh ®îc c¸c ®Æc trng kh¸c cña nÒn.
- Xuyªn tiªu chuÈn SPT:
KÕt qu¶ cña xuyªn tiªu chuÈn ®îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é chÆt cña c¸t, x¸c
®Þnh ¸p lùc cho phÐp t¸c dông lªn nÒn c¸t phô thuéc bÒ réng ®Õ mãng vµ ®Ó
x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc.
- ThÝ nghiÖm c¾t quay hiÖn trêng:
Ph¬ng ph¸p nµy x¸c ®Þnh søc chèng c¾t cña ®Êt vµ lùc dÝnh kÕt C w cña
®Êt (lo¹i sÐt = 0). Tõ lùc dÝnh kÕt Cw kh«ng tho¸t níc cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc ®é
nh¹y cña ®Êt.
- ThÝ nghiÖm nÐn ngang:
Ph¬ng ph¸p nµy chñ yÕu phôc vô c«ng t¸c x¸c ®Þnh m«®un biÕn d¹ng
cña c¸c líp ®Êt.
- Thö bµn nÐn:
Ph¬ng ph¸p nµy dïng khi x¸c ®Þnh m«®un biÕn d¹ng tæng qu¸t E cña
®Êt, cêng ®é cña ®Êt nÒn.
- ThÝ nghiÖm trong phßng:
C«ng t¸c thÝ nghiÖm trong phßng ®Ó x¸c ®Þnh thµnh phÇn h¹t, c¸c chØ
tiªu vËt lý, chØ tiªu c¬ häc cña ®Êt; tõ kÕt qu¶ nhËn ®îc trùc tiÕp cã thÓ x¸c
®Þnh ®îc c¸c chØ tiªu dÉn xuÊt vµ ph©n lo¹i tõng lo¹i ®Êt.
1.1.4. Yªu cÇu ®Æc biÖt cña c«ng tr×nh
Mét sè yªu cÇu ®Æc biÖt cña c«ng tr×nh nh: chèng thÊm, chèng ¨n mßn
cña mãng vµ tÇng hÇm. Khi cã yªu cÇu nµy cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý phï
hîp víi ®iÒu kiÖn cña c«ng tr×nh thiÕt kÕ.
1.2. Gi¶i ph¸p nÒn mãng th«ng dông.
1.2.1. Gi¶i ph¸p mãng [13,14,15]
Gi¶i ph¸p mãng gåm mãng n«ng vµ mãng s©u.
a. Mãng n«ng.
7
- C¸c lo¹i mãng n«ng:
+ Mãng ®¬n:
Lµ lo¹i mãng thêng ®îc kiÕn thiÕt díi cét nhµ d©n dông, c«ng nghiÖp,
díi trô ®ì dÇm têng, díi trô cÇu, díi trô ®iÖn.
+ Mãng b¨ng vµ b¨ng giao thoa:
Lµ mãng thêng ®îc kiÕn thiÕt díi têng nhµ, díi têng ch¾n hoÆc díi d·y
cét. Mãng b¨ng díi d·y cét ®îc dïng khi t¶i träng lín, c¸c cét ë gÇn nhau mµ
nÕu dïng mãng ®¬n th× nÒn ®Êt kh«ng ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc hoÆc biÕn d¹ng vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp.
Mãng b¨ng vµ b¨ng giao thoa cã kh¶ n¨ng gi¶m bít sù lón kh«ng ®Òu,
t¨ng ®é cøng cña c«ng tr×nh.
+ Mãng bÌ:
Lµ tÊm bª t«ng cèt thÐp ®æ liÒn khèi díi toµn bé c«ng tr×nh hoÆc díi
®¬n nguyªn ®· c¾t ra b»ng khe lón vµ ®îc dïng cho nhµ khung, nhµ têng chÞu
lùc khi t¶i träng lín hoÆc ®Êt yÕu mµ nÕu dïng mãng b¨ng, b¨ng giao thoa vÉn
kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt; mãng bÌ còng cã thÓ ®îc dïng cho èng
khãi, th¸p níc, xil«, bunke, bÓ chøa, bÓ b¬i.
Mãng bÌ cã kh¶ n¨ng gi¶m ®i ®é lón kh«ng ®Òu, t¨ng ®é cøng cña c«ng
tr×nh.
+ Mãng hép:
Lµ hép rçng díi toµn bé c«ng tr×nh, nã võa lµm tÇng hÇm.
§Æc ®iÓm cña lo¹i mãng nµy cã ®é cøng rÊt lín vµ cã kh¶ n¨ng ph©n bè
t¶i träng tõ miÒn gi÷a ra vïng biªn; tèn nhiÒu vËt liÖu vµ thi c«ng phøc t¹p.
Mãng hép cã thÓ dïng hîp lý cho c¸c nhµ cao tÇng víi nh÷ng tÇng hÇm.
+ Mãng vá:
§îc nghiªn cøu vµ ¸p dông cho c¸c c«ng tr×nh nh bÓ chøa c¸c lo¹i chÊt
láng, nhµ têng chÞu lùc, nhµ khung.
Lo¹i mãng nµy cã tÝnh kinh tÕ, víi chi phÝ vËt liÖu tèi thiÓu vµ cã thÓ
chÞu ®îc t¶i träng lín nhng thi c«ng phøc t¹p.
- Tr×nh tù thiÕt kÕ mãng n«ng.
+ §¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm kiÕn tróc, ®Æc ®iÓm kÕt cÊu c«ng tr×nh.
+ §¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n c«ng tr×nh.
+ Ph©n tÝch lùa chän gi¶i ph¸p nÒn mãng vµ ®é s©u ®Æt mãng.
8
§©y lµ mét trong nh÷ng kh©u quan träng nhÊt cña c«ng t¸c thiÕt kÕ nÒn,
mãng. Muèn chän ®é s©u ch«n mãng hîp lý cÇn ph¶i chän ®îc líp ®Êt nÒn nµo
chÞu ®îc ¸p lùc cña mãng truyÒn xuèng vµ truyÒn lùc cho líp nÒn bªn díi.
ChiÒu s©u ch«n mãng phô thuéc vµo c¸c yÕu tè: §Þa h×nh khu vùc x©y
dùng, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n; ®Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh
thiÕt kÕ vµ c«ng tr×nh l©n cËn, ¶nh hëng cña khÝ hËu.
+ X¸c ®Þnh t¶i träng xuèng mãng:
CÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®îc tÊt c¶ c¸c lo¹i t¶i träng cã thÓ sÏ t¸c dông ®Õn
mãng vµ nÒn cña c«ng tr×nh (nh t¶i träng thêng xuyªn, t¶i träng t¹m thêi t¸c
dông l©u, t¶i träng t¹m thêi t¸c dông ng¾n, t¶i träng ®Æc biÖt).
Tõ c¸c lo¹i t¶i träng ®· ®îc x¸c ®Þnh, tiÕn hµnh tæ hîp t¶i träng. C¸c
lo¹i tæ hîp t¶i träng gåm: Tæ hîp c¬ b¶n 1, tæ hîp c¬ b¶n 2 vµ tæ hîp t¶i träng
®Æc biÖt.
+ X¸c ®Þnh kÝch thíc s¬ bé cña ®Õ mãng:
Phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt cña t¶i träng, mãng ®îc chia ra 2 lo¹i chÞu t¶i
trung t©m vµ chÞu t¶i lÖch t©m.
Mãng chÞu t¶i trung t©m lµ mãng cã ®iÓm ®Æt tæng hîp cña c¸c lùc ®i
qua träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng.
HiÖn nay, khi tÝnh to¸n mãng n«ng dùa trªn nguyªn lý biÕn d¹ng tuyÕn
tÝnh. §Ó cã thÓ coi nÒn lµ biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh th× ¸p lùc do c¸c t¶i träng tiªu
chuÈn g©y ra ph¶i nhá h¬n cêng ®é tÝnh to¸n cña ®Êt nÒn R.
Muèn tËn dông ®îc kh¶ n¨ng chÞu lùc cña nÒn ®Ó kÝch thíc mãng ®¶m
b¶o kinh tÕ nhÊt th× ¸p lùc xuèng nÒn ph¶i b»ng cêng ®é tÝnh to¸n cña nÒn. Cêng ®é tÝnh to¸n cña nÒn R chÝnh lµ ¸p lùc øng víi khi vïng biÕn d¹ng dÎo
trong nÒn ë vïng díi mÐp mãng ph¸t triÓn ®Õn ®é s©u b»ng
b
. Lóc ®ã,
4
vïng biÕn d¹ng dÎo trong nÒn coi lµ nhá so víi toµn bé thÓ tÝch cña nÒn vµ nÒn
cã thÓ coi lµ biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh.
Mãng chÞu t¶i trung t©m thêng lµm ®Õ vu«ng. ChØ khi kh«ng ®ñ ®iÒu
kiÖn lµm mãng vu«ng th× míi dïng ®Õ ch÷ nhËt.
Mãng chÞu t¶i lÖch t©m: Lµ mãng cã ®iÓm ®Æt cña tæng hîp c¸c lùc
kh«ng ®i qua träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng.
Khi x¸c ®Þnh kÝch thíc ®Õ mãng chÞu t¶i lÖch t©m ta cã thÓ tÝnh nh
mãng chÞu t¶i trung t©m, sau ®ã t¨ng diÖn tÝch ®· tÝnh ®îc lªn ®Ó chÞu m« men
9
b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè K = 1,0 1,7. Trong ®ã trÞ bÐ cña K lÊy cho trêng
hîp m« men cã trÞ sè bÐ vµ ngîc l¹i khi m« men cã trÞ sè lín th× K lÊy trÞ sè
lín. Mãng chÞu t¶i lÖch t©m cÇn lµm ®Õ ch÷ nhËt.
+ TÝnh to¸n nÒn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai (theo biÕn d¹ng):
Quy ph¹m quy ®Þnh dïng ph¬ng ph¸p céng lón c¸c líp ph©n tè ®Ó x¸c
®Þnh ®é lón cña nÒn.
Khi nÒn ®Êt cã chiÒu dµy rÊt lín, mãng cã kÝch thíc kh«ng lín th× dïng
s¬ ®å nöa kh«ng gian biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh víi h¹n chÕ quy íc nÒn lµ chiÒu
dµy tõ ®Õ mãng ®Õn ®é s©u mµ t¹i ®ã øng suÊt g©y lón b»ng 20% øng suÊt b¶n
th©n:
gl = 0,2bt
C«ng thøc tÝnh lón cho trêng hîp nµy khi kh«ng kÓ ®Õn në h«ng h¹n
chÕ cña ®Êt:
S=
i
n
E
i 1
gl
zi
hi
i
2 i2
Trong ®ã i = 1 lµ hÖ sè phô thuéc vµo hÖ sè në h«ng cña ®Êt.
1 i
HÖ sè nµy sÏ kh¸c nhau ®èi víi c¸c lo¹i ®Êt kh¸c nhau, nhng quy ph¹m
quy ®Þnh lÊy i = 0,8 cho c¸c trêng hîp.
Ei: lµ m« ®un biÕn d¹ng tæng qu¸t cña líp ph©n tè thø i cã chiÒu dµy h i
mµ ta chia ra. §Ó b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c vµ tÝnh to¸n kh«ng qu¸ cång kÒnh th×
b
chiÒu dµy c¸c líp ph©n tè hi ≤ 4 , b lµ bÒ réng mãng. Mçi líp ph©n tè ph¶i
®ång nhÊt.
n: lµ sè lîng líp ph©n tè trong ph¹m vi tÇng chÞu nÐn Ha.
NÕu giíi h¹n díi cña tÇng chÞu nÐn t×m ®îc kÕt thóc trong líp ®¸t cã
m«®un biÕn d¹ng E < 500Kpa th× giíi h¹n nÒn cÇn lÊy ®Õn ®é s©u mµ t¹i ®ã
gl = 0,1bt
zigl : lµ øng suÊt g©y lón ë gi÷a líp ph©n tè thø i, b»ng trung b×nh céng
cña øng suÊt g©y lón t¹i nãc vµ ®¸y líp ph©n tè ®ã.
zgl : lµ øng suÊt t¹i täa ®é z vµ ®îc x¸c ®Þnh:
10
zgl = Ko zgl0
Trong ®ã: zgl0 lµ øng suÊt g©y lón t¹i ®Õ mãng.
Ko lµ hÖ sè ph©n bè øng suÊt phô thuéc vµo c¸c tû sè
l
b
vµ
2z
b
; gi¸ trÞ
cña Ko ®îc tra b¶ng.
+ TÝnh to¸n nÒn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt (theo søc chÞu t¶i, æn ®Þnh)
(nÕu cÇn).
Môc ®Ých cña tÝnh to¸n nÒn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt lµ nh»m
b¶o ®¶m ®é bÒn vµ æn ®Þnh cña nÒn còng nh kh«ng cho phÐp mãng trît theo
®¸y hay lËt.
TÝnh to¸n nÒn theo søc chÞu t¶i nh»m tháa m·n ®iÒu kiÖn:
N
K tc
Trong ®ã: N lµ trÞ sè tÝnh to¸n cña t¶i träng theo tæ hîp bÊt lîi nhÊt
xuèng nÒn
lµ søc chÞu t¶i cña nÒn
Ktc lµ hÖ sè tin cËy; Ktc 1, 2 .
+ TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng.
§èi víi mãng kh«ng chÞu uèn: Lµ c¸c lo¹i mãng x©y b»ng g¹ch, b»ng
®¸, ®æ b»ng bª t«ng, bª t«ng ®¸ héc.
§èi víi lo¹i mãng nµy th× ph¶i cÊu t¹o sao cho kh«ng xuÊt hiÖn øng
suÊt kÐo trong th©n mãng bëi v× c¸c lo¹i vËt liÖu nµy chÞu kÐo kÐm.
§èi víi mãng ®¬n bª t«ng cèt thÐp díi cét:
X¸c ®Þnh chiÒu cao cña mãng: Theo ®iÒu kiÖn chäc thñng:
ChiÒu cao lµm viÖc cña mãng vµ cña bËc díi cïng cã thÓ kiÓm tra theo
lùc c¾t do ¸p lùc ph¶n lùc cña nÒn g©y ra. Khi tÝnh to¸n theo lùc c¾t, ngêi ta
quan niÖm r»ng díi t¸c dông cña lùc c¾t, nÕu kh«ng ®ñ ®é bÒn th× mãng sÏ bÞ
nøt theo c¸c vÕt nøt xuÊt ph¸t tõ ®¸y mãng, nghiªng mét gãc kho¶ng 45 o so
víi trôc n»m ngang vµ ph¸t triÓn cho ®Õn chç giao nhau cña bËc díi cïng vµ
bËc trªn ®ã.
§iÒu kiÖn ®Ó mãng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i bëi lùc c¾t:
Q ≤ Rkbho
Trong ®ã: Q lµ lùc c¾t do ¸p lùc ph¶n lùc cña nªn ®Êt g©y ra
11
Rk lµ cêng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n cña bªt«ng
b lµ chiÒu réng cña mãng
h0 lµ chiÒu cao lµm viÖc cña mãng.
TÝnh to¸n cèt thÐp ®Æt cho mãng.
Sau khi tÝnh to¸n ®îc chiÒu cao cña mãng vµ cÊu t¹o h×nh d¸ng cña
mãng, ta chuyÓn sang tÝnh to¸n lîng thÐp cÇn thiÕt ®Ó bè trÝ cho mãng. Cèt
thÐp ®îc bè trÝ cho mãng ®Ó chÞu m« men uèn do ¸p lùc ph¶n lùc cña ®Êt nÒn
g©y ra. Khi tÝnh m« men ngêi ta quan niÖm c¸nh mãng nh nh÷ng c«ng s¬n ®îc ngµm vµo c¸c tiÕt diÖn ®i qua ch©n cét.
Tõ c¸c gi¸ trÞ m« men tÝnh ®îc, dïng c¸c c«ng thøc trong bª t«ng cèt
thÐp ta x¸c ®Þnh ®îc diÖn tÝch tiÕt diÖn cèt thÐp cÇn thiÕt.
§èi víi mãng b¨ng díi têng:
Mãng b¨ng díi têng cã thÓ lµm b»ng g¹ch, ®¸, bª t«ng ®¸ héc, bª t«ng
cèt thÐp.
Khi x¸c ®Þnh bÒ réng mãng b¨ng díi têng ngang cÇn lu ý lµ mét phÇn
diÖn tÝch ®Õ mãng cña têng ngang ë chç giao nhau cña têng ngang vµ têng
däc sÏ bÞ têng däc cho¸n chç vµ t¶i träng têng ngang cã chiÒu dµi n ®îc
truyÒn xuèng mãng cã chiÒu dµi n1 bÐ h¬n.
b. Mãng s©u (mãng cäc):
b.1. Ph©n lo¹i mãng cäc:
Mãng cäc cã nhiÒu lo¹i, trong khu«n khæ ®Ò tµi, t¸c gi¶ chØ nghiªn cøu
2 lo¹i cäc bªt«ng cèt thÐp: Cäc chÕ t¹o s½n (cäc ®ãng, cäc Ðp, m¸y rung...) vµ
cäc ®æ t¹i chç (cäc nhåi).
b.2. TÝnh to¸n mãng cäc.
- TÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc:
+ X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i träng theo ph¬ng th¼ng ®øng cña cäc ®¬n.
Theo ®é bÒn cña vËt liÖu lµm cäc ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pv = (RbFb + RaFa)
Trong ®ã: lµ hÖ sè uèn däc cña cäc. Khi mãng cäc ®µi thÊp, cäc
xuyªn qua c¸c líp ®Êt kh¸c víi c¸c lo¹i kÒ díi th× = 1. Khi cäc xuyªn qua
than bïn ®Êt sÐt yÕu, bïn còng nh khi mãng cäc ®µi cao, sù uèn däc ®îc kÓ
®Õn trong ph¹m vi chiÒu dµi tù do cña cäc. ChiÒu dµi tù do cña cäc ®îc tÝnh tõ
12
®Õ ®µi ®Õn bÒ mÆt líp ®Êt cã kh¶ n¨ng b¶o ®¶m ®é cøng cña nÒn hoÆc ®¸y líp
®Êt yÕu. TrÞ sè cña ®îc tra theo b¶ng.
Rb, Ra lµ cêng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña bªt«ng, cèt thÐp
Fb, Fa lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn cña bªt«ng, cña cèt thÐp däc.
Theo cêng ®é ®Êt nÒn, bao gåm [12] :
* Theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong phßng;
* X¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña cäc theo kÕt qu¶ xuyªn: Bao gåm xuyªn
tÜnh, xuyªn tiªu chuÈn vµ theo c«ng thøc ®éng.
* Theo kÕt qu¶ nÐn tÜnh cäc:
Môc ®Ých cña ph¬ng ph¸p nµy lµ ®Ó kiÓm tra søc chÞu t¶i cña cäc. T¶i
träng tÜnh ®îc gia t¶i tõng cÊp råi ®o ®é lón cña cäc cho ®Õn khi cäc lón æn
®Þnh díi cÊp t¶i träng ®ã.
- X¸c ®Þnh sè lîng cäc trong mãng. KiÓm tra lùc truyÒn xuèng cäc.
§Ó c¸c cäc Ýt ¶nh hëng lÉn nhau, cã thÓ coi lµ cäc ®¬n, c¸c cäc ®îc bè
trÝ trong mÆt b»ng sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a tim c¸c cäc a ≥ 3d, trong ®ã d lµ
®êng kÝnh cña cäc.
- KiÓm tra nÒn mãng cäc theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt (theo søc chÞu t¶i,
æn ®Þnh).
+ §èi víi mãng cäc chèng cã n cäc, søc chÞu t¶i giíi h¹n cña mãng:
Ngh = RghFcn
Trong ®ã:
Ngh lµ søc chÞu t¶i giíi h¹n cña mãng
Rgh lµ cêng ®é giíi h¹n cña nÒn díi ch©n cäc chèng øng víi khi h×nh
thµnh xong mÆt trît trong nÒn
Fc lµ diÖn tÝch mÆt c¾t cäc
n lµ sè lîng cäc.
§Ó nÒn mãng cäc chèng æn ®Þnh th×:
Ngh ≥ 1,2( Nott Ndtt nPc )
Trong ®ã:
N0tt lµ lùc däc tÝnh to¸n x¸c ®Þnh t¹i cèt ®Ønh ®µi
Ndtt lµ träng lîng tÝnh to¸n cña ®µi cäc vµ ®Êt trªn c¸c bËc ®µi
Pc lµ träng lîng cña cäc.
+ §èi víi mãng cäc ma s¸t:
13
TÝnh theo mãng cã ®¸y lµ ®êng nèi mÐp ngoµi c¸c cäc biªn
Søc chÞu t¶i giíi h¹n cña mãng cäc ma s¸t:
Ngh = RghF + Ufihi
Trong ®ã:
Rgh: Cêng ®é giíi h¹n cña nÒn díi mãng cäc ma s¸t øng víi tr¹ng th¸i
c©n b»ng giíi h¹n cña nÒn, tøc lµ khi h×nh thµnh xong mÆt trît trong nÒn.
F: DiÖn tÝch ®¸y mãng t¹o bëi c¸c ®êng nèi mÐp ngoµi cäc biªn.
U: Chu vi cña mãng cã diÖn tÝch ®¸y F
fi: Ma s¸t thµnh ®¬n vÞ cña líp ®Êt thø i cã chiÒu dµy li mµ cäc xuyªn qua.
§Ó nÒn æn ®Þnh th×: Ngh ≥ 1,2( N ott
tt
NM
)
* TÝnh theo ph¬ng ph¸p mÆt trît trô trßn:
MÆt trît cã thÓ c¾t qua cäc, ®i qua ch©n cäc biªn hoÆc ®i qua nÒn phÝa díi.
C«ng thøc x¸c ®Þnh hÖ sè an toµn:
K=
M
M
ig
it
Trong ®ã:
Mig: Tæng m« men c¶n l¹i sù trît
Mit: Tæng m« men g©y trît
Khi mÆt trît trô trßn ®i qua c¸c cäc th× søc chèng ch¾t cña c¸c cäc sÏ
c¶n l¹i sù trît nhng trong tÝnh to¸n cã thÓ bá qua.
§iÒu kiÖn ®Ó mãng cäc ma s¸t æn ®Þnh th× Kmin ≥ 1,2
+ KiÓm tra theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai (theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng)
NÒn cña mãng cäc chèng biÕn d¹ng rÊt Ýt, lu«n tho¶ m·n ®iÒu kiÖn biÕn
d¹ng do ®ã kh«ng cÇn ph¶i kiÓm tra. NÒn mãng cäc ma s¸t ®îc kiÓm tra theo
®iÒu kiÖn biÕn d¹ng.
+ TÝnh to¸n thÐp ®Æt cho ®µi cäc:
ThÐp ®Æt cho ®µi ®Ó chÞu m« men uèn. Cã thÓ coi c¸nh ®µi ®îc ngµm
vµo c¸c tiÕt diÖn ®i qua ch©n cét vµ bÞ uèn bëi ph¶n lùc c¸c ®Çu cäc n»m ngoµi
mÆt ngµm qua ch©n cét. §Ó tÝnh ®îc lîng thÐp nµy cã thÓ dïng c¸c c«ng thøc
trong bª t«ng cèt thÐp ®Ó tÝnh to¸n.
1.2.2. Gi¶i ph¸p xö lý nÒn
a. §Öm c¸t.
14
§Öm c¸t lµ mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p xö lý khi nÒn thiªn nhiªn kh«ng
®ñ søc chÞu, kh«ng ®ñ ®é bÒn vµ bÞ biÕn d¹ng nhiÒu. Ph¬ng ph¸p ®Öm c¸t ®îc
gäi lµ ph¬ng ph¸p nÒn nh©n t¹o.
- Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh kÝch thíc ®Öm c¸t.
§Ó x¸c ®Þnh mét c¸ch chÝnh x¸c kÝch thíc ®Öm c¸t lµ mét c«ng viÖc rÊt
phøc t¹p. Ta cã thÓ ®¬n gi¶n h¬n b»ng c¸ch coi ®Öm c¸t lµ mét bé phËn cña
líp nÒn, tøc lµ ®ång nhÊt vµ biÕn d¹ng tuyÕn tÝnh. Do ®ã, cã thÓ sö dông ®îc
nh÷ng c«ng thøc tÝnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña c¬ häc ®Êt.
§Ó ®¶m b¶o cho ®Öm c¸t æn ®Þnh vµ biÕn d¹ng trong giíi h¹n cho phÐp
th× ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn:
1 + 2 ≤ R®y
Trong ®ã:
1: øng suÊt thêng xuyªn do träng lîng b¶n th©n cña ®Êt trªn cèt ®¸y
mãng vµ cña ®Öm c¸t t¸c dông trªn mÆt líp ®Êt yÕu díi ®¸y ®Öm c¸t:
2: øng suÊt do c«ng tr×nh g©y ra, truyÒn trªn mÆt líp ®Êt yÕu díi ®¸y ®Öm
c¸t.
R®y: ¸p lùc tÝnh to¸n trªn mÆt líp ®Êt yÕu, díi líp ®Öm c¸t.
- Ph¹m vi khuyÕn c¸o ¸p dông:
Líp ®Öm c¸t ®îc sö dông cã hiÖu qu¶ nhÊt khi líp ®Êt yÕu ë tr¹ng th¸i
b·o hoµ níc (sÐt nh·o, sÐt pha nh·o, c¸t pha b·o hoµ níc, bïn, than bïn) vµ cã
chiÒu dµy nhá h¬n 3m. §Öm c¸t thêng lµm b»ng c¸t h¹t to, c¸t h¹t trung hoÆc
pha hai lo¹i ®ã víi nhau. ViÖc thay thÕ líp ®Êt yÕu b»ng ®Öm c¸t tuy cã nh÷ng
t¸c dông nhÊt ®Þnh nhng trong nh÷ng trêng hîp bÊt lîi sau ®©y th× kh«ng nªn
sö dông c¸t ®Öm:
- Líp ®Êt yÕu ph¶i thay thÕ cã chiÒu dµy lín h¬n 3m. V× líp ®Öm c¸t cã
chiÒu dµy lín h¬n 3m th× tèn rÊt nhiÒu c¸t, thi c«ng khã vµ chi phÝ lín;
- Mùc níc ngÇm cao vµ cã ¸p, v× nh vËy viÖc h¹ mùc níc ngÇm rÊt tèn
kÐm vµ mÆt kh¸c ®Öm c¸t sÏ kh«ng æn ®Þnh.
b. NÒn cäc c¸t.
Cäc c¸t lµ mét ph¬ng ph¸p gia cè nÒn, lµm nhiÖm vô gia cè nÒn ®Êt, gióp
cho níc lç rçng trong ®Êt tho¸t ra nhanh lµm cho qu¸ tr×nh cè kÕt cña ®Êt t¨ng
lªn vµ ®é lón chãng æn ®Þnh h¬n.
* Ph¹m vi sö dông cäc c¸t.
15
NÒn cäc c¸t tuy cã nh÷ng u ®iÓm næi tréi nh thi c«ng ®¬n gi¶n, vËt liÖu
kinh tÕ (rÎ tiÒn), ®¸p øng ®îc mét sè chØ tiªu kü thuËt nh t¨ng nhanh thêi gian
tho¸t níc lç rçng, thêi gian cè kÕt, lón chãng æn ®Þnh vµ t¨ng cêng ®é ®Êt nÒn
(sau khi gia cè) nhng trong nh÷ng trêng hîp nhÊt ®Þnh sau ®©y kh«ng nªn
dïng cäc c¸t ®Ó gia cè nÒn ®Êt yÕu:
- §Êt qu¸ nh·o yÕu, líi c¸t kh«ng thÓ lÌn chÆt ®îc ®Êt;
- ChiÒu dµy líp ®Êt yÕu nhá h¬n 2m, trong trêng hîp nµy dïng ®Öm c¸t
hiÖu qu¶ h¬n.
c. Cäc xim¨ng - ®Êt.
Cäc xim¨ng - ®Êt lµ mét ph¬ng ph¸p nÒn nh©n t¹o nh»m lµm t¨ng ®é bÒn
cña nÒn ®Êt (®îc thÓ hiÖn qua søc kh¸ng chèng c¾t cña ®Êt). Dïng lìi khoan
cã lìi xo¾n khoan xuèng ®Êt ®Õn ®é s©u thiÕt kÕ, lµm cho ®Êt t¬i ra t¹i chç.
Sau ®ã phun xi m¨ng vµo lßng ®Êt (trong ph¹m vi cäc) ®îc xuÊt hiÖn lÇn ®Çu
tiªn t¹i Thôy §iÓn dïng ®Ó nÐn chÆt líp ®Êt yÕu nh than bun, bïn, sÐt vµ sÐt
pha ë tr¹ng th¸i dÎo nh·o.
- §Æc ®iÓm:
+ Sau khi thi c«ng, xim¨ng thuû ho¸ vµ t¹o lùc dÝnh víi ®Êt xung quanh cäc lµm
®Êt ®îc nÐn chÆt l¹i vµ m«dun tæng biÕn d¹ng vµ cêng ®é cña ®Êt nÒn t¨ng lªn.
+ Khi xim¨ng thñy hãa (t¸c dông víi níc) táa ra nhiÖt lîng lµm níc lç rçng
trong ®Êt bèc h¬i, gi¶m ®é Èm trong ®Êt vµ lµm cho qu¸ tr×nh nÐn chÆt ®Êt t¨ng
nhanh.
- HiÖu qu¶ cã thÓ ®¹t ®îc sau khi sö dông cäc xi m¨ng - ®Êt.
+ §é Èm cña ®Êt gi¶m
+ M«®un biÕn d¹ng cña nÒn ®Êt t¨ng lªn.
+ Lùc dÝnh t¨ng lªn
+ Cêng ®é cña ®Êt gi÷a c¸c cäc t¨ng lªn.
- ThiÕt kÕ cäc xi m¨ng - ®Êt.
Quy tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ cäc xi m¨ng - ®Êt gièng cäc c¸t tuy kh¶ n¨ng
tho¸t níc vµ vËt liÖu cña hai lo¹i cäc nµy kh¸c nhau.
Theo kinh nghiÖm, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc ®¶m b¶o sao cho bµn nÐn
trïm lªn ®îc 4 cäc, khi ®ã x¸c ®Þnh kÕt qu¶ cêng ®é ®Êt nÒn sau gia cè cho kÕt
qu¶ tin cËy h¬n.
16
ChiÒu dµi cäc ph¶i vît qu¸ chiÒu s©u chÞu nÐn giíi h¹n cña ®Êt nÒn díi
mãng. Líi cäc ph¶i trïm ra ngoµi diÖn tÝch ®¸y mãng, mçi phÝa lµ
b
4
. Sau khi
thi c«ng xong cäc xi m¨ng - ®Êt, kiÓm tra l¹i søc chÞu t¶i ®Êt nÒn b»ng nÐn
tÜnh t¹i hiÖn trêng (bµn nÐn cã diÖn tÝch >10.000 cm2)
- Ph¹m vi ¸p dông.
Còng gièng nh cäc c¸t, khi sö dông cäc xi m¨ng - ®Êt cã thÓ ®¹t ®îc mét
sè u ®iÓm nhng trong trêng hîp sau ®©y kh«ng nªn dïng cäc xi m¨ng - ®Êt:
Khi ®Êt ë tr¹ng th¸i qu¸ nh·o yÕu nhÊt lµ víi lo¹i bïn gèc sÐt vµ sÐt nh·o yÕu
th× hiÖu qu¶ nÐn chÆt ngµy cµng Ýt v× xi m¨ng vµ ®Êt sÐt ®Òu lµ lo¹i thÊm níc Ýt
nªn níc lç rçng trong ®Êt ®îc Ðp tho¸t ra rÊt khã.
Mét sè c«ng tr×nh ®· thay xi m¨ng b»ng v«i vµ ®îc gäi lµ cäc ®Êt – v«i
hoÆc cã thÓ vËt liÖu cäc ®îc sö dông hoµn toµn b»ng v«i. V«i bét t¸c dông víi
níc lç rçng trong ®Êt t¹o nªn c¸c liªn kÕt xim¨ng vµ xilicat hãa. C¸c liªn kÕt ®ã
sÏ liªn kÕt c¸c h¹t kho¸ng vËt trong ®Êt l¹i vµ lµm cho ®Êt trë nªn cøng h¬n.
Tuy nhiªn, ph¬ng ph¸p nµy hiÖn nay rÊt Ýt ®îc sö dông do ph¹m vi sö
dông h¹n chÕ vµ cã thÓ thay thÕ b»ng c¸c lo¹i gi¶i ph¸p xö lý kh¸c.
d. Cäc tre:
HiÖn nay cha cã mét tiªu chuÈn hay tµi liÖu nµo quy ®Þnh hay híng dÉn
vÒ gi¶i ph¸p gia cè nÒn ®Êt yÕu b»ng cäc tre nhng theo kinh nghiÖm d©n gian,
khi gia cè nÒn ®Êt yÕu b»ng cäc tre cã nh÷ng t¸c dông nhÊt ®Þnh nªn ®èi víi
c¸c c«ng tr×nh cã t¶i träng kh«ng lín ®· ®îc ¸p dông gi¶i ph¸p nµy.
T×m hiÓu qua kinh nghiÖm sö dông cäc tre ®Ó gia cè nÒn ®Êt yÕu, trong
ph¹m vi nghiªn cøu cña luËn v¨n, t¸c gi¶ ®a ra mét sè nhËn ®Þnh sau:
* TÝnh kh¶ thi: TËn dông ®îc vËt liÖu ®Þa ph¬ng; thÝch hîp cho nh÷ng
c«ng tr×nh x©y chen;
* T¸c dông gia cêng nÒn ®Êt yÕu: N©ng cao ®é chÆt cña ®Êt, gi¶m hÖ sè
rçng dÉn ®Õn n©ng cao søc chÞu t¶i cña ®Êt nÒn;
* §Æc ®iÓm vÒ nÒn ®Êt yÕu ®îc gia cè: NÒn ®Êt lu«n Èm ít, ngËp níc (nÕu
cäc lµm viÖc trong ®Êt lu«n Èm ít th× tuæi thä cao, nÕu lµm viÖc trong ®Êt kh« ít thÊt thêng th× cäc rÊt nhanh bÞ ¶i hoÆc môc dÉn ®Õn ph¶n t¸c dông); Mãng
cäc tre sÏ ph¸t huy t¸c dông tèt nÕu ®îc tùa vµo líp ®Êt tèt, nÕu cäc n»m hoµn
toµn trong ®Êt sÐt nh·o, bïn nh·o th× t¸c dông gia cè kh«ng nhiÒu, c«ng tr×nh
17
sÏ bÞ lón theo thêi gian v× khi ®ãng t¹i vÞ trÝ nµy bïn (®Êt sÐt nh·o) sÏ x« ra vÞ
trÝ kh¸c hoÆc bÞ tråi lªn trïm ®Çu cäc;
* §Æc ®iÓm vÒ vËt liÖu lµm cäc: Tre lµm cäc thêng lµ lo¹i tre giµ (thêng
trªn 2 n¨m tuæi), th¼ng, t¬i vµ ®êng kÝnh thêng trong kho¶ng 68cm. Dïng tre
®Æc (mµ d©n gian hay gäi lµ tre ®ùc) lµ tèt nhÊt, chiÒu dµi cäc tre thêng 23m;
* MËt ®é cäc tre: Thêng tõ 2530 cäc/m2, diÖn ®ãng cäc thêng më réng
ra ngoµi diÖn tÝch mãng mçi c¹nh tõ 1020cm nh»m t¨ng søc chèng c¾t cña
cung trît;
* Mãng c«ng tr×nh thêng lµ mãng ®µi thÊp ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn t¶i träng
ngang ®îc c©n b»ng víi ¸p lùc bÞ ®éng cña ®Êt ®Ó cho cäc chØ hoµn toµn lµm
viÖc chÞu nÐn th¼ng ®øng;
* §µi mãng cäc tre cã thÓ cÊu t¹o b»ng g¹ch, ®¸ héc, bª t«ng hoÆc bª
t«ng cèt thÐp tuú thuéc vµo quy m« vµ ®Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh, ®iÒu kiÖn ®Þa
chÊt c«ng tr×nh vµ ®Þa chÊt thuû v¨n khu vùc x©y dùng;
* Sau khi gia cè b»ng cäc tre xong th× dïng thÝ nghiÖm bµn nÐn ®Ó kiÓm
tra l¹i cêng ®é tÝnh to¸n vµ ®é lón cña nÒn ®Êt sau khi gia cè.
e. Ph¬ng ph¸p gia t¨ng qu¸ tr×nh cè kÕt b»ng vËt tho¸t níc th¼ng ®øng kÕt hîp
gia t¶i tríc.
Ph¬ng ph¸p nµy sö dông nh»m môc ®Ých t¹o ®iÒu kiÖn tho¸t níc nhanh
cho tÇng ®Êt yÕu vµ do ®ã qu¸ tr×nh cè kÕt sÏ nhanh h¬n, ®é lón chãng æn ®Þnh
h¬n; ph¬ng ph¸p nµy thêng ¸p dông trong trêng hîp ®¾p san nÒn t¹o mÆt b»ng
c«ng tr×nh hoÆc san nÒn cho ®êng, ®êng dÉn lªn cÇu
1.3. Kinh nghiÖm sö dông gi¶i ph¸p nÒn mãng t¹i khu vùc thÞ x· Tam
§iÖp.
1.3.1. §Æc ®iÓm c¸c c«ng tr×nh x©y dùng t¹i thÞ x· Tam §iÖp
C¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn ®Þa bµn thÞ x· chñ yÕu lµ c¸c c«ng tr×nh
thÊp tÇng, t¶i träng nhá. Trong nh÷ng n¨m trë l¹i ®©y, mét sè c«ng tr×nh cao
tÇng víi quy m« lín, ®· vµ ®ang ®îc ®Çu t x©y dùng nhng víi sè lîng kh«ng
nhiÒu; vÒ nhµ d©n dông cã mét sè c«ng tr×nh nh: Ng©n hµng C«ng th¬ng Tam
§iÖp (7 tÇng); Kh¸ch s¹n Minh Thµnh (7 tÇng trong ®ã cã 1 tÇng hÇm); khèi
nhµ v¨n phßng cña C«ng ty TNHH Minh Vò (7 tÇng), toµ nhµ v¨n phßng lµm
viÖc cña Doanh nghiÖp t nh©n ThÞnh Nguyªn (7 tÇng); VÒ nhµ C«ng nghiÖp cã
hÖ thèng nhµ xëng cña Nhµ m¸y xö lý r¸c th¶i r¾n tØnh Ninh B×nh víi khung
18
nhµ thÐp c«ng nghiÖp nhÞp 60m dµi 120m, bªn c¹nh ®ã cßn cã c¸c nhµ m¸y
Xim¨ng Tam §iÖp, Xim¨ng Híng D¬ng, nhµ m¸y c¸n thÐp PomiHoa thuéc
khu C«ng nghiÖp Tam §iÖp ...).
C¸c c«ng tr×nh 24 tÇng gi¶i ph¸p mãng thêng sö dông mãng n«ng, kÕt
cÊu bªn trªn lµ têng chÞu lùc hoÆc khung cét kÕt hîp têng chÞu lùc; mét sè
c«ng tr×nh x©y dùng trªn khu vùc cã ®Þa chÊt kh«ng æn ®Þnh nh nÒn ®Êt yÕu
hoÆc cã ®¸ ngÇm kh«ng b»ng ph¼ng cã sö dông biÖn ph¸p gia cè nÒn ®Êt yÕu
b»ng cäc tre, gia cè nÒn b»ng viÖc dïng nÒn nh©n t¹o , kÕt cÊu bªn trªn lµ
khung cét chÞu lùc; c¸c c«ng tr×nh cã sè tÇng > 4 tÇng sö dông gi¶i ph¸p mãng
dïng mãng s©u (mãng cäc), kÕt cÊu bªn trªn lµ khung cét chÞu lùc.
1.3.2. Gi¶i ph¸p mãng
a. Mãng n«ng trªn nÒn thiªn nhiªn:
C¸c gi¶i ph¸p mãng n«ng ®îc sö dông bao gåm: Mãng b¨ng, b¨ng giao
thoa, mãng bÌ, mãng x©y b»ng g¹ch, ®¸.
- Mãng ®¬n: Mét sè c«ng tr×nh cã t¶i träng võa vµ nhá (cã sè tÇng nhá h¬n 3
tÇng) ®· ®îc sö dông gi¶i ph¸p mãng ®¬n díi ch©n cét nh nhµ V¨n ho¸ trung
t©m thÞ x· kÕt hîp c¶ mãng ®¬n díi cét vµ mãng b¨ng.
- Mãng b¨ng giao thoa: HiÖn nay, ®a sè c¸c c«ng tr×nh tõ 1 ®Õn 3 tÇng khi x©y
dùng sö dông gi¶i ph¸p mãng b¨ng giao thoa, cã thÓ mãng b¨ng giao thoa ®Æt
trªn nÒn ®Êt tù nhiªn (sau khi ®· ®µo bá líp ®Êt h÷u c¬, bïn yÕu hoÆc líp ®Êt
lÊp) hoÆc kÕt hîp gi÷a gi¶i ph¸p mãng b¨ng giao thoa víi gi¶i ph¸p xö lý nÒn
b»ng cäc tre nh: c«ng tr×nh nhµ hiÖu bé trêng tiÓu häc x· Yªn B×nh, tr¹m y tÕ
x· Yªn B×nh, trô së UBND phêng T©n B×nh...; hoÆc kÕt hîp viÖc xö lý nÒn
b»ng biÖn ph¸p thay thÕ nÒn nh©n t¹o khi gÆp ®¸ ngÇm.
- Mãng bÌ: Gi¶i ph¸p mãng bÌ rÊt Ýt ®îc sö dông, chñ yÕu lµ mét sè nhµ d©n
®· sö dông gi¶i ph¸p nµy...;
- Mãng x©y g¹ch, ®¸: §îc x©y b»ng g¹ch hoÆc ®¸ héc, thêng sö dông cho c¸c
c«ng tr×nh cã diÖn tÝch nhá, c¸c c«ng tr×nh sö dông gi¶i ph¸p nµy thêng lµ c¸c
c«ng tr×nh tõ 1-3 tÇng, hiÖn nay gi¶i ph¸p nµy vÉn ®îc sö dông réng r·i vµ phæ
biÕn nh: Trô së c¸c UBND cÊp x·, phêng; c¸c trêng häc, líp häc thÊp tÇng.
* ¦u ®iÓm khi sö dông c¸c lo¹i mãng nµy:
- Thi c«ng ®¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái c¸c thiÕt bÞ phøc t¹p;
- Phï hîp cho c«ng tr×nh t¶i träng trung b×nh.
- Chi phÝ tiÕt kiÖm h¬n so víi c¸c lo¹i mãng kh¸c.
19
* H¹n chÕ khi sö dông lo¹i mãng nµy:
C¸c c«ng tr×nh cã t¶i träng lín th× kh«ng sö dông ®îc do kh«ng ®¶m b¶o
kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng vµ ®¶m b¶o ®é lón giíi h¹n cho phÐp.
b. Mãng s©u:
C¸c c«ng tr×nh x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp ë thÞ x· Tam §iÖp
(cã chiÒu cao tõ 47 tÇng) tÝnh ®Õn nay khi sö dông gi¶i ph¸p mãng cäc bª
t«ng cèt thÐp ®Òu dïng cäc lo¹i bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n, ®îc thi c«ng chñ yÕu
b»ng ph¬ng ph¸p Ðp tríc, mét vµi c«ng tr×nh thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p ®ãng.
Víi c«ng tr×nh cã t¶i träng trung b×nh, x©y dùng ë khu vùc cã tÇng sÐt dµy th×
dïng cäc ma s¸t, mòi cäc tùa vµo líp ®Êt sÐt pha tr¹ng th¸i dÎo cøng, c¸c c«ng
tr×nh cã t¶i träng lín hoÆc x©y dùng ë khu vùc cã tÇng sÐt máng, sím gÆp tÇng
®¸ cøng th× chñ yÕu sö dông cäc chèng, mòi cäc tùa vµo líp ®¸ v«i hÖ tÇng
§ång Giao. Cã 2 c«ng tr×nh sö dông cäc khoan nhåi trong ®ã c«ng tr×nh Nhµ
m¸y Xim¨ng Tam §iÖp ®· sö dông gÇn 1000 cäc khoan nhåi, mòi cäc tùa vµo
líp ®¸ v«i hÖ tÇng §ång Giao, do toµn bé c«ng tr×nh n»m trªn khu vùc hang
®éng cast¬.
- Gi¶i ph¸p nµy cã u ®iÓm vµ h¹n chÕ nh sau:
+ ¦u ®iÓm: TÝnh æn ®Þnh cña c«ng tr×nh rÊt cao, xö lý ®îc víi mäi ®iÒu kiÖn
®Êt nÒn yÕu hoÆc qu¸ yÕu, chÞu ®îc t¶i träng lín.
+ H¹n chÕ: Chi phÝ lín, thiÕt bÞ thi c«ng vµ c«ng t¸c qu¶n lý chÊt lîng phøc t¹p.
1.3.3. Gi¶i ph¸p xö lý nÒn
HiÖn nay, trong c«ng t¸c x©y dùng c«ng tr×nh t¹i thÞ x· Tam §iÖp, c¸c
gi¶i ph¸p xö lý nÒn ®Êt ®îc sö dông bao gåm:
a. Gi¶i ph¸p nÒn nh©n t¹o:
§èi víi khu vùc thÞ x· Tam §iÖp th× ph¬ng ph¸p nµy ¸p dông chñ yÕu
víi c¸c c«ng tr×nh cña t¶i träng võa vµ nhá khi gÆp ®¸ ngÇm kh«ng b»ng
ph¼ng ë ®é s©u 2-5m. Ph¬ng ph¸p ®îc ¸p dông lµ sö dông mét líp ®¸ x« bå
lµm vËt liÖu thay thÕ, sau khi ®Çm chÆt th× dïng thªm mét líp ®¸ 1x2, ®¸ m¹t
®Ó lÌn khÝt, tiÕp ®ã lÌn thªm c¸t. ChiÒu s©u líp vËt liÖu thay thÕ tuú thuéc vµo
quy m«, t¶i träng c«ng tr×nh còng nh møc ®é ¶nh hëng cña suèi ngÇm. Ngoµi
ra ë khu vùc phÝa B¾c vµ §«ng b¾c thÞ x·, do líp ®Êt bÒ mÆt lµ líp ®Êt yÕu ngêi ta còng tiÕn hµnh thay thÕ líp ®Êt yÕu b»ng líp vËt liÖu c¸t th«, hoÆc ®¸
m¹t. Lóc nµy líp vËt liÖu thay thÕ ®îc sö dông nh mét líp nÒn chÞu ¸p lùc do
20
mãng truyÒn xuèng; kÕt hîp sö dông mãng ®¬n bª t«ng cèt thÐp, mãng b¨ng
giao thoa bª t«ng cèt thÐp.
ViÖc sö dông gi¶i ph¸p nµy cã mét sè u ®iÓm vµ h¹n chÕ sau:
- ¦u ®iÓm:
+ Sau khi ®îc gia cè, líp vËt liÖu thay thÕ ®ãng vai trß nh mét líp chÞu lùc, cã
kh¶ n¨ng tiÕp nhËn ®îc t¶i träng cña c«ng tr×nh vµ truyÒn xuèng líp ®Êt bªn díi;
+ Gi¶m bít ®é lón kh«ng ®Òu cña c«ng tr×nh;
+ Lµm t¨ng kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña c«ng tr×nh;
+ VËt liÖu sö dông t¬ng ®èi phæ biÕn, ph¬ng ph¸p thi c«ng ®¬n gi¶n, c«ng t¸c
qu¶n lý chÊt lîng thùc hiÖn dÔ dµng.
- H¹n chÕ:
+ Khèi lîng c«ng viÖc ph¸ bá ®¸ nh« ®Çu vµ san nÒn lµ t¬ng ®èi lín
+ Trong qu¸ tr×nh thi c«ng ph¶i quan t©m ®Õn ®é chÆt cña vËt liÖu thay thÕ.
b. Gia cêng nÒn ®Êt b»ng cäc tre: Dïng cäc tre (th¼ng, giµ, ®êng kÝnh 68cm)
®ãng xuèng nÒn ®Êt yÕu víi mËt ®é 2530 cäc/m2.
- ¦u ®iÓm:
+ Lµm t¨ng ®é bÒn vµ gi¶m ®é lón cña nÒn gia cè khi chÞu t¶i träng c«ng tr×nh.
+ VËt liÖu phæ th«ng, thi c«ng ®¬n gi¶n vµ ®¹t ®îc hiÖu qu¶ kinh tÕ nhÊt ®Þnh.
- H¹n chÕ:
+ ChØ ®¹t hiÖu qu¶ cao khi chiÒu dµy líp ®Êt yÕu cÇn gia cè nhá h¬n hoÆc b»ng
chiÒu dµi cäc (thêng nhá h¬n 3m), nÕu chiÒu dµy líp ®Êt lín h¬n chiÒu dµi cäc
th× phÇn ®Êt nÒn bªn díi khèi mãng quy íc (t¹m quan niÖm khèi mãng quy íc
nh trong mãng cäc nhng kh«ng ®Ò cËp ®Õn sù më réng cña ®¸y khèi quy íc)
kh«ng ®îc c¶i thiÖn vÒ ®é chÆt, biÕn d¹ng còng kh«ng thay ®æi;
+ Mùc níc trong líp ®Êt gia cè ph¶i lu«n cao h¬n ®Çu cäc, v× nÕu kh«ng ®¶m
b¶o ®iÒu kiÖn nµy dÉn ®Õn phÇn cäc bªn trªn mùc níc sÏ bÞ môc, n¸t theo thêi
gian th× l¹i ph¶n t¸c dông vµ lµm nÒn ®Êt yÕu ®i;
+ Líp ®Êt gia cè ph¶i lµ ®Êt lo¹i sÐt, nÕu lµ c¸t th× kh«ng gi÷ ®îc níc, b¶n th©n
c¸t còng cã ®é chÆt tèt h¬n vµ kh«ng thÓ thi c«ng ®ãng cäc ®îc;
+ ChØ nªn dïng gi¶i ph¸p nµy khi ¸p lùc tÝnh to¸n quy íc nhá (th«ng thêng 0,4
kg/cm2 ≤ R ≤ 0,7kg/cm2), nÕu ¸p lùc tÝnh to¸n quy íc lín th× khi dïng cäc tre
- Xem thêm -
.DOC 
72 
116 
126 
