Tài liệu Nghiên cứu giải pháp nền móng công trình xây dựng cho khu vực ven sông huyện thuận thành tỉnh bắc ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI _______________________________ NGUYỄN VIỆT CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG CHO KHU VỰC VEN SÔNG HUYỆN THUẬN THÀNH- TỈNH BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI _______________________________ NGUYỄN VIỆT CHƯƠNG KHÓA: 2013-2015 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG CHO KHU VỰC VEN SÔNG HUYỆN THUẬN THÀNH- TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. VƯƠNG VĂN THÀNH Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp với đề tài “ Nghiên cứu giải pháp nền móng công trình xây dựng cho khu vực ven sông huyện Thuận Thành - tỉnh Bắc Ninh ” được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của khoa Sau đại học, các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, đã tạo điều kiện và động viên giúp đỡ về mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vương Văn Thành đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, do điều kiện có hạn về thời gian và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, thiếu sót, tôi mong nhận được sự góp ý của các thày cô giáo, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. Tác giả luận văn Nguyễn Việt Chương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình khoa học này là độc lập của tôi làm dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Vương Văn Thành. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Việt Chương MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC KÝ HIÊU, VIẾT TẮT MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1 Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 3 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ................................................... 3 NỘI DUNG....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH .............................................................................................................. 4 1.1. Nguyên tắc chung về thiết kế nền móng công trình .................................. 4 1.1.1. Công tác khảo sát địa kỹ thuật ........................................................ 4 1.1.2. Các tài liệu phục vụ công tác thiết kế nền móng ............................ 6 1.1.3. Các phương pháp tính toán nền móng ............................................ 8 1.1.4. Trình tự thiết kế nền móng.............................................................. 9 1.2. Các giải pháp nền móng thông dụng ........................................................... 9 1.2.1. Giải pháp móng ............................................................................... 9 1.2.2. Giải pháp xử lý nền ....................................................................... 17 1.3. Thiết kế nền móng công trình ven sông .................................................... 22 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỀN MÓNG .......... 29 2.1. Quy hoạch phát triển khu vực ven sông huyện Thuận Thành ................. 29 2.2. Đặc điểm địa hình, địa chất khu vực ven sông huyện Thuận Thành ....... 34 2.2.1. Đặc điểm địa hình ......................................................................... 34 2.2.2. Cấu trúc địa chất ........................................................................... 35 2.2.3. Điều kiện địa chất thủy văn .......................................................... 37 2.3. Cơ sở lý thuyết lựa chọn nền móng hợp lý cho công trình ven sông . 40 2.3.1. Các dạng cơ bản của giải pháp nền móng hợp lý ......................... 40 2.3.2. Giải pháp nền móng hợp lý đối với công trình xây dựng ven sông ................................................................................................................. 43 2.4. Cơ sở xây dựng phương pháp tính toán xác định giải pháp nền móng hợp lý ...................................................................................................................... 44 2.4.1. Các vấn đề về mất ổn định và các yêu cầu tính toán .................... 44 2.4.2. Tiêu chuẩn tính toán thiết kế nền móng trên sườn dốc ................. 45 2.4.3. Phương pháp tính biến dạng lún công trình xây dựng trên nền đất yếu ........................................................................................................... 53 2.4.4. Phương pháp tính toán thấm hố móng trong quá trình thi công ... 54 CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NỀN MÓNG .................................. 56 3.1. Thực trạng nền móng các công trình ven sông và công tác thiết kế nền móng ................................................................................................................ 56 3.1.1. Thực trạng các công trình ven sông .............................................. 56 3.1.2. Vấn đề nền móng và khảo sát thiết kế nền móng công trình ven sông ......................................................................................................... 58 3.2. Phân vùng địa chất khu vực nghiên cứu .................................................. 59 3.2.1. Nguyên tắc phân khu..................................................................... 59 3.3. Nội dung cơ bản xác định giải pháp móng hợp lý cho công trình ........... 65 3.4. Tính toán thiết kế nền móng công trình ven sông huyện Thuận Thành .. 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 85 Kết luận ................................................................................................... 85 Kiến nghị ................................................................................................. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Bảng 2.1 Tên bảng, biểu Các phân vị địa chất thủy văn khu vực Thuận Thành Bảng 2.2 Mực nước trung bình tháng trong năm tại trạm Bến Hồ (Thuận Thành) Bảng 3.1 Bảng so sánh các nội dung trong công tác khảo sát và thiết kế nền móng khu vực có điều kiện địa hình khác nhau Bảng 3.2 Tổng hợp các giải pháp nền móng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình Tên hình Hình 2.1 Quy hoạch khu vực ven sông Đuống tỉnh Bắc Ninh Hình 2.2 Hình 2.3 Tầm nhìn chiến lược phát triển không gian đến năm 2050 Bản đồ phát triển du lịch tỉnh Bắc Ninh Hình 2.4 Quy hoạch phát triển đô thị của tỉnh Bắc Ninh Hình 2.5 Khu vực nghiên cứu Hình 2.6 Bố trí móng công trình đầu mái dốc Hình 2.7 Bố trí móng công trình ở giữa mái dốc Hình 2.8 Bố trí móng công trình ở độ sâu khác nhau trên mái dốc Hình 2.9 Bố trí móng công trình ở đầu và chân mái dốc trong vùng động đất Hình 2.10 Cách bố trí móng công trình trên lớp đất đắp phủ mái dốc Hình 2.11 Vùng không được bố trí công trình trên bờ dốc sông, suối Hình 2.12 Các dạng mất ổn định của nhà trên mái dốc Hình 2.13 Sơ đồ kiểm tra ổn định trượt công trình trên mái dốc Hình 2.14 Các xác định S theo phương pháp cân bằng giới hạn Hình 2.15 Sơ đồ tính qu cho móng băng đặt trên mái dốc Hình 2.16 Hệ số sức chịu tải Ncq cho đất dính của móng băng đặt trên đất dốc và hệ số N q cho đất rời của móng băng đặt trên đất dốc. Hình 2.17 Sơ đồ tính qu cho móng băng đặt trên đỉnh dốc Hình 3.1 Phân vùng địa chất khu vực ven sông h.Thuận Thành DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tên chỉ tiêu cơ lý Độ ẩm tự nhiên Dung trọng tự nhiên Dung trọng khô Khối lượng riêng Hệ số rỗng Độ lỗ rỗng Hệ số bão hòa nước Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Chỉ số dẻo Độ sệt Góc Ma sát trong Lực dính đơn vị Hệ số nén lún Mô đun tổng biến dạng Sức chịu tải quy ước Ký hiệu W γ γc γs e0 N G Wch Wp Ip Is φ C a1-2 E R Đơn vị % g/cm3 g/cm3 g/cm3 % % % % % độ kG/cm2 cm2/kg kG/cm2 kG/cm2 1 MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Thuận Thành nằm cách thủ đô Hà Nội 25km về phía tây nam, cách trung tâm thành phố Bắc Ninh khoảng hơn 10km, diện tích tự nhiên là 116km2, dân số là 147.500 người (tính đến 31/12/2010). Thuận Thành là đơn vị hành chính cấp huyện rộng thứ hai và đông dân thứ hai ở Bắc Ninh. Phía bắc giáp với huyện Tiên Du và huyện Quế Võ được ngăn cách bởi sông Đuống, phía đông giáp huyện Gia Bình và huyện Lương Tài, phía nam giáp tỉnh Hải Dương. Trong tương lai Thuận Thành sẽ trở thành đô thị vệ tinh của thành phố Bắc Ninh, hệ thống giao thông và cơ sở hạ tầng sẽ có bước phát triển mạnh mẽ. Sông Đuống, tên chữ gọi là sông Thiên Đức hay Thiên Đức Giang là một con sông dài 68km, nối sông Hồng và sông Thái Bình. Điểm đầu từ ngã ba Dâu (xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội). Điểm cuối là ngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh). Sông Đuống là đường giao thông nối cảng Hải Phòng với Hà Nội và các tỉnh ở phía Bắc Việt Nam. Về tổng thể sông Đuống chảy theo hướng tây-đông. Nó là phân lưu của sông Hồng, trước đây chỉ là sông nhỏ, do cửa nối với sông Hồng bị cát bồi cao nên chỉ khi sông Hồng có lũ lớn mới tràn qua được. Từ năm 1958, cửa sông được mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ sông Hồng đối với Hà Nội. Đoạn chảy qua Bắc Ninh dài 42km, lưu lượng nước trung bình đạt khoảng 1.000 m3/s, lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất là 9.000 m3/s (ngày 22 tháng 8 năm 1971). Mực nước cao nhất từng đo tại bến Hồ là 9,45m, cao hơn mặt ruộng là 3-4m. Sông Đuống có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưa cứ 1m3 nước có 2,8kg phù sa. Từ điều kiện địa lý và điều kiện tự nhiên ở trên có thể thấy rằng sông Đuống có vai trò quan trọng trong đời sống và phát triển kinh tế của Bắc Ninh 2 nói chung và huyện Thuận Thành nói riêng. Do vậy rất cần thiết phải xây dựng các công trình ven sông nhằm các mục đích phục vụ sản xuất nông nghiệp (đê, kè, trạm bơm cấp thoát nước, cống...), giao thông (cầu, đường, bến cảng...), hoặc một số công trình nhằm bảo tồn và cải tạo các di tích lịch sử nằm ở khu vực ven sông (trung tâm bảo tồn tranh dân gian Đông Hồ, đền thờ Kinh Dương Vương…) và các công trình xây dựng dân dụng khác. Để công trình xây dựng tồn tại và sử dụng được một cách bình thường thì không những kết cấu bên trên phải đủ độ bền, ổn định mà bản thân nền và móng cũng phải ổn định, có độ bền cần thiết và biến dạng nằm trong phạm vi giới hạn cho phép. Để có giải pháp xử lý nền, móng hợp lý nhất người thiết kế cần phải có sự hiểu biết thực tế điều kiện địa chất, quy mô xây dựng để từ đó đưa ra quan điểm xử lý vừa an toàn về mặt kỹ thuật, vừa đạt hiệu quả kinh tế. Vì vậy tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp nền móng công trình xây dựng cho khu vực ven sông huyện Thuận Thành - tỉnh Bắc Ninh” với hi vọng đáp ứng phần nào những đòi hỏi trên. Mục đích nghiên cứu Đưa ra cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp nền móng khi xây dựng công trình, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng từng giải pháp. Lựa chọn giải pháp hợp lý để ứng dụng cho việc xây dựng công trình khu vực ven sông huyện Thuận Thành-tỉnh Bắc Ninh. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu báo cáo khảo sát địa chất và đánh giá các điều kiện địa chất khu vực ven sông huyện Thuận Thành-tỉnh Bắc Ninh lựa chọn giải pháp nền móng công trình hợp lý thông qua việc phân tích, so sánh điều kiện áp dụng của các giải pháp đó THÔNG BÁO Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội. Email: [email protected] TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khu vực ven sông huyện Thuận Thành có đặc điểm địa hình nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, nhưng bên cạnh quy luật chung đó còn có vai trò rất quan trọng của sông Đuống. Hoạt động của dòng sông Đuống đối với sự hình thành và tồn tại các thành tạo trầm tích hiện đại là một đặc trưng có bản tạo ra sự khác biết của lịch sử phát triển địa chất ở khu vực ven sông huyện Thuận Thành. Hiện nay nhu cầu phát triển đặt ra là xây dựng các công trình ven sông đa dạng về quy mô kiến trúc và kết cấu công trình nên giải pháp nền móng cũng rất đa dạng. Nhưng với đặc điểm kỹ thuật tại khu vực cùng với yêu cầu ổn định bền vững của công trình ven sông, các giải pháp hợp lý có thể đặt ra là móng nông trên nền thiên nhiên, trên nền gia cố bằng cọc xi măng đất và móng sâu. Trong đó: - Móng nông trên nền thiên nhiên phù hợp với quy mô công trình nhỏ, thấp tầng và nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng đến ổn định của bờ sông. Trong trường hợp yêu cầu xây dựng công trình sát bờ sông thì giải pháp móng nông trên nền được gia cố bằng cọc xi măng đất cần được xét đến. - Móng sâu sử dụng móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn là giải pháp hiệu quả thỏa mãn các yếu tố của công trình ven sông và kể cả sự khác nhau giữa các vùng. Khi tính toán thiết kế cần lựa chọn giải pháp móng cọc khác nhau( tiết diện cọc, chiều sâu mũi cọc,...) đáp ứng nhu cầu về mặt kỹ thuật. - Đối với nhà công nghiệp chỉ nên sử dụng móng cọc để đảm bảo khả năng chống lật cho móng. Kiến nghị Trong việc lựa chọn giải pháp nền móng cho công trình ven sông còn có các yêu cầu khác với các công trình ở khu vực khác kể cả trong thiết kế và thi 86 công nên yêu cầu về tài liệu địa kỹ thuật, địa chất thủy văn của khu vực xây dựng phải đầy đủ và cần có những quy định riêng về công tác khảo sát. Chủ đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế khi lựa chọn giải pháp nền móng công trình cần đề cập đến nhiều phương án khác nhau, tính toán mức độ đáp ứng tính khả thi, các yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế ( tiến độ thi công nếu đủ điều kiện tính toán ) để so sánh, lựa chọn được phương án. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Vũ Đình Phụng (2005), Đất xây dựng, địa chất công trình và kỹ thuật cải tạo đất trong xây dựng, tr.159171, 293-312, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 2. Liên đoàn bản đồ địa chất, Tổng cục địa chất, Nghiên cứu bản đồ địa chất tờ Hải Phòng-Nam Định (F-48-XXIX_F-48-XXXV) tỉ lệ 1:200.000, cột địa tầng, Hà Nội. 3. Nguyễn Ngọc Bích (2010), Các phương pháp cải tạo đất yếu trong xây dựng, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 4. Ngô Văn Dũng (2012), “Tính toán lưu lượng nước thấm vào hố móng khi thi công công trình dạng tuyến ven sông và bờ biển”, Tạp chí khoa học và công nghệ Đà Nẵng. 5. Nguyễn Ngọc Long Giang, Giải pháp nền móng cho công trình ven sông Tiền tại thành phố Vĩnh Long, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. 6. Nguyễn Bá Kế (2014), “Chuyên đề 3: Một số yêu cầu thiết kế công trình vùng sạt lở đất”, Website: Hội đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam (http://www.vncold.vn). 7. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9362:2012, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 8. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng (1998), Cơ học đất, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 9. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2006), Móng cọc phân tích và thiết kế, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 10. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất (2005), Nền và móng các công trình dân dụng – công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 11. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng (1996), Hướng dẫn đồ án nền và móng, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 12. Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô (1997), Những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 13. Vương Văn Thành, Nguyễn Đức Nguôn, Phạm Ngọc Thắng (2012), Tính toán thực hành nền móng công trình dân dụng và công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 14. Vương Văn Thành (1995), Bài giảng cơ học đất, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 15. Nội R. Whitlow (1996), Cơ học đất, tập I, II, Nhà xuất bản giáo dục, Hà