Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc dự án nhà máy nhiệt điện long phú 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
--------------

TRẦN KHÁNH TRÌNH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHU VỰC LẮP ĐẶT
DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY CHÍNH THUỘC
DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ 1

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật xây dựng
Mã số:

60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. HOÀNG VIỆT HÙNG

HÀ NỘI – 2017




LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ
bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn
tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy
định.
Tác giả luận văn

Trần Khánh Trình

i


LỜI CÁM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài
“Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của
nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1” được hoàn thành
với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn Địa kỹ thuật,
Khoa Công trình, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Trường đại học Thủy
lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè &
Đồng nghiệp đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến
PGS.TS Hoàng Việt Hùng người đã hướng dẫn trực tiếp, nhiệt tình chỉ ra những
định hướng khoa học cho luận văn, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành
luận văn tốt nghiệp.
Tuy bản thân đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian có hạn và trình
độ còn hạn chế, vì vậy luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả
kính mong các Thầy, Cô, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả tiếp tục học
tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn !

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU CÁC BIỆN PHÁP XÂY DỰNG CÔNG
TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ...................................................................................... 4
1.1. Khái niệm đất yếu và nền đất yếu ............................................................................ 4
1.1.1. Khái niệm về đất yếu ............................................................................................. 4
1.1.2. Các loại đất yếu ..................................................................................................... 5
1.1.3. Nhận biết đất yếu ................................................................................................... 5
1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình ......................................................................... 7
1.3. Các biện pháp về móng .......................................................................................... 11
1.3.1. Thay đổi chiều sâu chôn móng ............................................................................ 11
1.3.2. Thay đổi kích thước và hình dáng móng ............................................................. 13
1.3.3. Thay đổi loại móng và độ cứng móng ................................................................. 13
1.4. Các biện pháp xử lý nền ......................................................................................... 16
1.4.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học ............................... 16
1.4.2. Làm chặt đất bằng phương pháp đầm rung ......................................................... 17
1.4.3. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn ... 18
1.4.4. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng ............. 19
1.4.5. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ ..................................................... 21
1.4.6. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm ............................... 22
1.4.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính ....................................... 26
1.4.8. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch ........................................... 27
1.4.9. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu .............................................. 27
1.4.10. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất - vôi,
cọc đất - ximăng, cọc cát – ximăng - vôi ....................................................................... 27
1.4.11. Bệ phản áp ......................................................................................................... 29
1.4.12. Tăng hệ số mái................................................................................................... 30
1.4.13. Phương pháp nén trước...................................................................................... 30
1.4.14. Phương pháp cố kết chân không........................................................................ 31
iii


1.5. Các biện pháp thi công để xử lý nền ...................................................................... 32
1.5.1. Nén chặt đất bằng cách hạ thấp mực nước ngầm ................................................ 32
1.5.2. Khống chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực của nền đất .............. 33
1.5.3. Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng của nền ................... 34
1.6. Kết luận Chương 1 ................................................................................................. 35
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ......... 36
2.1. Tính toán cọc cát .................................................................................................... 36
2.1.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .......................................................................... 36
2.1.2. Thi công cọc cát. ................................................................................................. 37
2.1.3. Tính toán thiết kế cọc cát .................................................................................... 39
2.2. Phương pháp nén trước .......................................................................................... 46
2.2.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .......................................................................... 46
2.2.2. Biện pháp thi công............................................................................................... 47
2.3. Xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước và bơm hút chân không ............... 48
2.3.1. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước ...................................... 48
2.3.2. Xử lý nền khối đắp bằng bơm hút chân không. .................................................. 54
2.4. Kết luận Chương 2 ................................................................................................. 65
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
LONG PHÚ - KHU VỰC LẮP ĐẶT DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ .............................. 66
3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 66
3.2. Tổng quan về công trình......................................................................................... 66
3.2.1. Nội dung phê duyệt ............................................................................................. 66
3.2.2. Về địa điểm xây dựng công trình ........................................................................ 67
3.2.3. Cơ sở lựa chọn địa điểm ...................................................................................... 68
3.2.4. Lựa chọn địa điểm ............................................................................................... 69
3.2.5. Mô tả địa điểm chọn ............................................................................................ 70
3.2.6. Điều kiện địa chất ................................................................................................ 70
3.2.7. Các giải pháp kiến trúc, xây dựng ....................................................................... 74
3.2.8. Cảnh quan và cây xanh........................................................................................ 76
3.3. Phân tích các giải pháp áp dụng ............................................................................. 77
3.3.1. Giải pháp sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải trước .............................................. 81
3.3.2. Phương án cọc cát xử lý nền ............................................................................... 87
iv


3.3.3. Phương án xử lý nền bằng cọc ximăng đất ......................................................... 89
3.4. Kết luận Chương 3.................................................................................................. 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 95

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 ..................................................... 2
Hình 1.2. Làm chặt đất nền đường bằng xe lu .............................................................. 17
Hình 1.3 Làm chặt đất nền đường bằng xe lu rung ....................................................... 18
Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị nén chặt đất bằng thuỷ chấn .................................................... 19
Hình 1.5 Sơ đồ chất tải .................................................................................................. 20
Hình 1.6 Thi công cọc cát ............................................................................................. 20
Hình 1.7 Thi công cắm bấc thấm .................................................................................. 21
Hình 1.8 Mái dốc taluy có vải địa kỹ thuật gia cường. ................................................. 23
Hình 1.9 Mái dốc có vải địa kỹ thuật gia cường, chống sạt lở, tiêu thoát nước. .......... 23
Hình 1.10 Vải ĐKT làm lớp phân cách giữa nền đất đắp và đất yếu nhằm duy trì chiều
dày đất đắp và tăng khả năng chịu tải của nền đường................................................... 24
Hình 1.11 Vải địa kỹ thuật làm chức năng tiêu thoát nước/lọc ngược. ........................ 25
Hình 1.12 Thi công lắp đặt bấc thấm ............................................................................ 26
Hình 1.13 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm. ................................................... 26
Hình 1.14 Trình tự thi công cọc ximăng đất ................................................................. 29
Hình 1.15 Cọc ximăng đất sau thi công ........................................................................ 29
Hình 1.16 Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải đến tốc độ cố kết và cường độ chống cắt ... 34
Hình 2.1 Đưa cọc cát xuống bằng búa .......................................................................... 38
Hình 2.2 Đưa cọc cát xuống bằng rung động. ............................................................... 38
Hình 2.3 Tạo lỗ bằng nổ mìn ép đất. ............................................................................. 39
Hình 2.4 Sơ đồ bố trí cọc cát ......................................................................................... 41
Hình 2.5 Sơ đồ xác định chiều dài cọc cát khi khống chế về biến dạng theo TCVN
4253-2012. ..................................................................................................................... 43
Hình 2.6 Sơ đồ xác định chiều dài cọc cát khi khống chế về ổn định. ......................... 43
Hình 2.7 Sơ đồ tính toán ổn định của nền đất theo phương pháp mặt trụ tròn. ............ 44
Hình 2.8 Sơ đồ tính lún của nền đất theo TCVN 4253-2012 ........................................ 45
Hình 2.9 Biểu đồ quan hệ tải trọng, độ lún theo thời gian ............................................ 48
Hình 2.10 Toán đồ xác định nhân tố xáo động F s ......................................................... 53
Hình 2.11 Toán đồ xác định sức cản F r ........................................................................ 53
vi


Hình 2.12 Toán đồ xác định độ cố kết theo phương ngang U h ..................................... 54
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý phương pháp MVC............................................................ 55
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý phương pháp thi công không có màng kín khí .................. 56
Hình 3.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 ................................................... 67
Hình 3.2 Mặt bằng xây dựng Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1 .................................... 68
Hình 3.3 Mặt cắt địa tầng (khảo sát của nhà thầu thi công trước khi xử lý nền) .......... 72
Hình 3.4 Tính lún của nền khi chịu tải 105 kN/m2, sơ đồ mô phỏng của bài toán ....... 78
Hình 3.5. Kết quả tính lún của nền ................................................................................ 79
Hình 3.6 Kết quả tính lún của nền trình bày kết hợp lưới phần tử biên ban đầu .......... 80
Hình 3.7 Giao diện phần mềm FoSSA (2.0) ................................................................. 81
Hình 3.8 Lựa chọn mô hình bài toán ............................................................................. 82
Hình 3.9 Lựa chọn thông số tính lún ............................................................................. 82
Hình 3.10 Lựa chọn thông số thiết kế PVD (bấc thấm) ................................................ 83
Hình 3.11 Thông số tính cố kết của nền ........................................................................ 83
Hình 3.12 Điều kiện biên mô phỏng bài toán gia cố nền cọc đất-xi măng ................... 90
Hình 3.13 Kết quả tính lún của nền có gia cố cọc đất xi măng ..................................... 91

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Phân loại đất theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn 14 TCN 123) ................... 6
Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng .................................................................... 7
Bảng 2.1 Xác định độ cố kết Uv ................................................................................... 51
Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (khảo sát giai đoạn lập dự án) ........................ 72
Bảng 3.2 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 2 ............................................................... 73
Bảng 3.3 Bảng kết quả thí nghiệm của Lớp 3 ............................................................... 74
Bảng 3.4 Các thông số tính toán sử dụng trong nghiên cứu ......................................... 84
Bảng 3.5 Các thông số của đất nền và đất đắp .............................................................. 84
Bảng 3.6 Bảng kết quả tính toán lún theo thời gian ...................................................... 85
Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán độ cố kết theo thời gian ............................................ 86

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
UBND

Ủy ban nhân dân

QLDA

Quản lý dự án

TTĐL

Trung tâm Điện lực

NMNĐ

Nhà máy Nhiệt điện

ĐKT

Địa kỹ thuật

CDM

Cọc ximăng đất

PVD

Bấc thấm

HCK

Hút chân không

BTCT

Bêtông cốt thép

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCN

Tiêu chuẩn ngành

MVC

Menard Vacuum Consolidation

NXB

Nhà xuất bản

ix



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các công trình xây dựng (gồm có công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, hạ
tầng kỹ thuật, nông nghiệp và phát triển nông thôn) đều có mục đích sử dụng khác
nhau nhưng chúng đều có điểm chung là xây dựng trên nền đất, trong lòng đất, gắn
liền với đất. Những vùng có điều kiện địa chất khá, tốt thì chi phí đầu tư xây dựng nền
móng công trình thường thấp hơn so với những vùng có điều kiện địa chất trung bình,
yếu vì: (1) chi phí cho xử lý nền giảm hoặc có thể không cần phải xử lý, (2) giải pháp
thiết kế móng ít tốn kém hơn, (3) chi phí bảo trì, bảo dưỡng, xử lý sau hoàn thiện do
yếu tố đất nền gây ra cũng ít hơn, …
Ở nước ta, những phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu đã được nghiên
cứu, áp dụng từ sau cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp kết thúc. Cho tới nay, hầu
hết các phương pháp xây dựng, phương pháp xử lý nền công trình xây dựng trên nền
đất yếu đều đã có áp dụng tại Việt Nam như: (1) Các biện pháp kết cấu để xử lý nền
đất yếu, (2) Các biện pháp cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng của nền,
(3) Các biện pháp làm tăng độ chặt của nền đất yếu, (4) Các phương pháp xử lý nền
đất, nền đá bằng hóa lý, … Một số công nghệ xử lý nền thông dụng như: Đắp theo
nhiều đợt; Thay thế nền, bệ phản áp; Xử lý bằng cọc cát + gia tải thoát nước; Xử lý
bằng bấc thấm + gia tải thoát nước; Xử lý bằng bơm hút chân không + cắm bấc thấm +
gia tải thoát nước; Xử lý bằng cọc đất - ximăng; Xử lý bằng cọc bêtông cốt thép. Việc
xử lý nền công trình xây dựng thường tập trung vào các dự án đầu tư xây dựng các
công trình có quy mô lớn, mức độ an toàn cao, công trình cấp I, cấp đặc biệt, công
trình xây dựng trên nền đất yếu, công trình chịu tải trọng lớn, …
Dự án Nhiệt điện Long Phú xây dựng trên khu đất 386,88 ha với ba dự án: Nhà máy
Long Phú 1 (2x600MW ), Nhà máy Long Phú 2 (2x600MW), Nhà máy Long Phú 3
(2x100MW). Hiện đang đầu tư xây dựng Nhà máy Long Phú 1, điều kiện địa chất khu
vực xây dựng được đánh giá là bất lợi với xây dựng công trình với chiều dày lớp đất
này khoảng 17m.

1


Xuất phát từ thực tế trên, luận văn này đi sâu vào việc “Nghiên cứu các giải pháp xử
lý nền Khu vực lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà
máy Nhiệt điện Long Phú 1” có tính cấp thiết, có cơ sở khoa học và thực tiễn.

Hình 1.1 Phối cảnh Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu hiện nay. Phân tích, đánh giá các giải pháp
được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc xử lý nền đất yếu.
Trên cơ sở lý thuyết và tính toán, chọn giải pháp xử lý nền hợp lý của Khu vực lắp đặt
dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long Phú 1
và tập trung vào giải pháp đã lựa chọn.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
* Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng;
- Tìm hiểu các công trình thực tế đã thi công ở Việt Nam và Đồng bằng sông Cửu
Long.
- Tìm hiểu các báo cáo, đề tài nghiên cứu khoa học của các chuyên gia.
* Phương pháp nghiên cứu:

2


- Nghiên cứu lý thuyết;
- Thu thập tài liệu khảo sát địa chất của công trình;
- Phân tích và tính toán cho công trình thực tế.
- Mô phỏng mô hình toán và phân tích ổn định và biến dạng của nền sau xử lý.
4. Nội dung nghiên cứu
- Hệ thống hóa các phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu bao gồm giải
pháp về kết cấu công trình, giải pháp về móng và giải pháp xử lý nền, tìm hiểu chính
về các giải pháp xử lý nền đất yếu để có được cái nhìn tổng thể về đất yếu và cách thức
xử lý.
- Tóm tắt cơ sở lý thuyết của một số phương pháp chính, những phương pháp dự kiến
áp dụng cho bài toán ứng dụng để thấy được ưu điểm, nhược điểm và tính toán so sánh
kinh tế, kỹ thuật và tính khả thi của giải pháp.
- Tính toán so sánh giữa các phương án với số liệu cụ thể của bài toán ứng dụng
- Mô phỏng bằng mô hình toán để đánh giá các thông số biến đổi của nền đất trong
tính toán thiết kế.
5. Kết quả đạt được
- So sánh và lựa chọn giải pháp xử lý nền phù hợp nhất, có tính khả thi cho Khu vực
lắp đặt dây chuyền thiết bị của nhà máy chính thuộc Dự án Nhà máy Nhiệt điện Long
Phú 1.
- Đánh giá, kiểm tra hiệu quả của giải pháp xử lý nền đã chọn.
6. Bố cục luận văn
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về đất yếu các biện pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu
Chương 2. Cơ sở lý thuyết của một số giải pháp xử lý nền
Chương 3. Tính toán ứng dụng và phân tích mô hình
Kết luận và kiến nghị

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU CÁC BIỆN PHÁP XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Khái niệm đất yếu và nền đất yếu
1.1.1. Khái niệm về đất yếu
Đất yếu gồm các loại đất sét mềm bão hoà nước; các loại cát hạt nhỏ, mịn; than bùn;
các trầm tích bị mùn hoá, ... Chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng
thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng (kém).
Đất yếu nói chung có các đặc điểm sau: hầu như hoàn toàn bão hoà nước, có hệ số
rỗng (ε) lớn thường > 1; khả năng chịu lực vào khoảng 50 - 100 kN/m2 (hay 0,5 – 1
daN/cm2); tính nén lún mạnh, hệ số nén lún (a) lớn; môđun biến dạng nhỏ (E ≤
5000kN/m2), trị số sức kháng cắt không đáng kể.
Một quan niệm khác cho rằng [1], đất yếu được hiểu là các loại đất ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của đất cao hơn hoặc gần bằng giới hạn chảy, đất yếu có hệ số rỗng lớn
(đất sét: e ≥ 1,5; đất á sét e ≥ 1), lực dính C theo thí nghiệm cắt nhanh không thoát
nước nhỏ hơn 0,15 daN/cm2 (tương đương kG/cm2), góc nội ma sát φ < 100 hoặc lực
dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu < 0,35 daN/cm2.
Đất yếu có thể được phân loại theo trạng thái tự nhiên dựa vào độ sệt B:
B=

W − Wd
Wch − Wd

Trong đó:
- W, W d , W ch - độ ẩm ở trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn chảy (nhão) của
đất.
- Nếu B > 1, đất ở trạng thái chảy.
- Nếu 0,75 < B ≤ 1, đất ở trạng thái dẻo chảy.
Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đất yếu được xác định theo tiêu chuẩn về
sức kháng cắt không thoát nước S u và hệ số xuyên tiêu chuẩn như sau:
- Đất rất yếu (trạng thái chảy): S u (kPa) ≤ 12,5 và N 30 ≤ 2
- Đất yếu (trạng thái dẻo chảy): S u (kPa) ≤ 25 và N 30 ≤ 4
4


(N: số búa đóng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn)
Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu
sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được.
Xét theo nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong điều kiện lục địa, vùng
vịnh hoặc biển. Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích, sườn tích, bồi tích do gió, nước,
lũ bùn đá, do con người gây ra. Nguồn gốc vũng, vịnh có thể ở cửa sông, tam giác
châu hoặc vịnh biển. Đất yếu nguồn gốc biển được tạo thành ở khu vực nước nông
(không quá 200m), khu vực thềm lục địa (200 - 3000m) hoặc khu vực biển sâu (trên
3000m).
Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không
gian, điều kiện vật lý và khí hậu,... mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét
mềm, các hạt mịn, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa,...
Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất sét yếu bão hòa nước. Loại đất này có
những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu cho các loại đất yếu
nói chung.
1.1.2. Các loại đất yếu
- Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét, trạng thái bão hòa nước, có cường độ
thấp.
- Đất than bùn: loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân
hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ > 13%).
- Cát chảy: gồm các loại cát mịn, cát hạt nhỏ, cát bụi chứa nước có thể tự chảy.
- Đất có hàm lượng tạp chất hoà tan muối clorua lớn hơn 5%, muối sunphat hoặc muối
sunpphat clorua lớn hơn 10% tính theo trọng lượng.
- Đất phù sa, đất bùn, đất mùn vì các đất này khả năng chịu lực kém.
1.1.3. Nhận biết đất yếu
Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven
biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong
quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có mầu nâu

5


en, xỏm en, cú mựi. i vi loi ny, c xỏc nh l t yu nu trng thỏi t
nhiờn, m ca chỳng gn bng hoc cao hn gii hn chy. Ngoi ra cỏc vựng
thung lng cũn cú th hỡnh thnh t yu di dng bựn cỏt, bựn cỏt mn (h s rng e
> 1,0, bóo hũa G > 0,8).
Loi cú ngun gc hu c thng hỡnh thnh t m ly, ni nc tớch ng thng
xuyờn, mc nc ngm cao, ti õy cỏc loi thc vt phỏt trin, thi ra v phõn hy,
to ra cỏc vt lng hu c ln vi cỏc trm tớch khoỏng vt. Loi ny thng gi l t
m ly than bựn, hm lng hu c chim ti 20 - 80%, thng cú mu en hay nõu
sm, cu trỳc khụng mn (vỡ ln cỏc tn d thc vt). i vi loi ny c xỏc nh l
t yu nu h s rng v cỏc c trng sc chng ct ca chỳng cú cỏc tr s nh núi
mc 1.1.1.
t yu m ly than bựn cũn c phõn theo t l lng hu c cú trong chỳng:
- Lng hu c cú t 20 - 30%: t nhim than bựn
- Lng hu c cú t 30 - 60%: t than bựn
- Lng hu c trờn 60%: Than bựn
Bng 1.1 Phõn loi t theo thnh phn ht (theo tiờu chun 14 TCN 123)
Đường kính
hạt (mm)

0.050
0.01

0.02

2.0
0.10

0.25

200

20

100

Tổ hạt thô (Coarse grains)

V nguyờn tc, khi gp nn t yu phi xem xột cõn nhc cỏc bin phỏp sau:
- Cỏc bin phỏp x lý v kt cu cụng trỡnh.
- Cỏc bin phỏp x lý v múng.
- Cỏc bin phỏp x lý nn.
Vic ỏp dng bin phỏp no l theo mc ớch cn t

6

Đá tảng
Boulder B

(Cobble) Cb

0.10
Tổ hạt mịn (Fine grains)

To Cb2

Sỏi (hoặc sạn)
(Gravel) G

Nhỏ Cb1

To G3

Trung G2

Nhỏ G1

Hạt cát
(Sand) S

5.0

THô S4

Hạt bụi
(Silt, Mo) M

60

0.50

Trung S3

Nhỏ S2

Mịn S1

THô M3

Trung M2

Hạt sét
(Clay) C

Mịn M1

Thô

Mịn

Phân loại
hạt đất

0.005
0.002


Bảng 1.2 Xử lý nền theo mục đích sử dụng
Mục đích sử dụng

Thay
thế đất

Thoát nước
và gia tải

Làm
chặt đất

Ximăng
hoá

Đất có
cốt

Móng
cọc

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Xử lý
nông

Xử lý
nông và
sâu

Nâng cao sức chịu tải
và giảm độ lún trong
giới hạn cho phép
Ổn định mái dốc
Giảm áp lực đất

x

Kiểm soát thấm

x

Ghi chú

Xử lý
nông

x
Xử lý nông
và sâu

Xử lý
nông và
sâu

Xử lý
nông và
sâu

1.2. Các biện pháp về kết cấu công trình
Khi thiết kế các công trình trên nền đất yếu, điều cần thiết là phải nắm được các hình
thức kết cấu chịu lực phần trên công trình cũng như tính nhạy cảm của nó đối với độ
lún của nền đất. Độ nhạy lún của công trình chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng. Tùy theo
độ cứng có thể phân chia kết cấu ra làm 3 loại:
- Loại kết cấu tuyệt đối cứng: như kết cấu khung nhiều tầng trên bản móng liên tục,
mố cầu, công trình thủy lợi toàn khối, ống khói, xilô, … Đặc điểm của các loại kết cấu
này là có độ cứng không gian rất lớn, do đó công trình không bị uốn, chỉ có khả năng
lún đều hoặc nghiêng. Đối với những loại kết cấu này, tính nhạy lún kém, không yêu
cầu có những biện pháp xử lý về phương diện kết cấu. Trong trường hợp này chỉ cần
tìm cách giảm bớt khả năng nghiêng là được nếu độ nghiêng này có ảnh hưởng đến
việc sử dụng công trình.

Công trình bị nghiêng
do lún không đều

7


- Loại kết cấu mềm: kết cấu mềm như bản đáy móng các bể chứa, cống, âu thuyền và
những cấu kiện độc lập liên kết khớp như cột trên móng đơn liên kết tự do với dàn
hoặc dầm ngang, ... Các công trình thuộc loại này có thể bị uốn cong cùng cấp với khả
năng biến dạng của đất nền, do đó không gây những nội lực phụ trong kết cấu và
không ảnh hưởng đến việc sử dụng công trình. Đặc điểm của loại kết cấu này là có
tính nhạy lún kém khi nền đất biến dạng không đều.
- Loại kết cấu có độ cứng hữu hạn: như kết cấu khung siêu tĩnh trên các móng đơn,
dầm liên tục nhiều nhịp, vòm không khớp, ... Các công trình thuộc loại này thường hay
gặp trong thực tế. Khi nền đất có biến dạng không đều, đồng thời dưới đế móng có sự
phân bố lại ứng suất tiếp xúc thì trong kết cấu móng và kết cấu chịu lực sẽ xuất hiện
nội lực phụ cục bộ. Nếu kết cấu không có khả năng tiếp thu nội lực phụ thì ở các tiết
diện yếu (có nội lực tập trung) sẽ có những vết nứt. Hình dạng vết nứt phát triển có
liên quan đến mức độ và tính chất biến dạng của công trình [1].

a
Các loại biến dạng và vết nứt
a. Biến dạng do kết cấu bị
uốn cong xuống.
b. Biến dạng do kết cấu bị
uốn cong lên.
c. Biến dạng do kết cấu bị
vênh

b

c

Ở những tiết diện xuất hiện vết nứt, độ cứng của kết cấu giảm đáng kể. Đặc điểm của
các loại kết cấu này là tính nhạy lún lớn, do đó cần có những biện pháp xử lý kết cấu
thích hợp.
Dựa vào tính chất làm việc của công trình đối với nền đất lún không đều, có thể chọn
hình thức kết cấu thích hợp với sơ đồ nền đất cụ thể.
Đối với đất nền có tính nén lớn và lún không đều thì việc áp dụng những loại kết cấu
có tính nhạy lún ít (kết cấu tĩnh định, ...) trong trường hợp này là hợp lý nhất. Ở đây

8


cũng cần xét đến khả năng nghiêng có thể xảy ra do lún không đều. Ngoài ra, đối với
kết cấu tĩnh định cũng cần chú ý đến khả năng nghiêng giữa cột và tường chịu lực theo
phương thẳng đứng.
Tuy nhiên, cũng cần chú ý rằng, trong một số trường hợp đặc biệt việc thay sơ đồ kết
cấu siêu tĩnh (có độ cứng không gian lớn) sang sơ đồ kết cấu tĩnh định (liên kết khớp),
mặc dù nội lực phụ cục bộ không xuất hiện trong kết cấu nhưng diện tích các kết cấu
chịu lực tăng lên một cách đáng kể dẫn đến hiệu quả không kinh tế. Ngoài ra, việc
giảm độ cứng không gian sẽ dẫn đến sự giảm cường độ chung của kết cấu, có ảnh
hưởng không tốt đến điều kiện sử dụng công trình.
Nói chung, để đảm bảo cho công trình làm việc trong điều kiện bình thường khi xây
dựng trên nền đất lún không đều, có thể dùng những biện pháp kết cấu như bố trí khe
lún, tăng cường độ và độ cứng của kết cấu bằng cách giằng gạch cốt thép, bêtông cốt
thép, xây các gối tựa cứng, ... hoặc áp dụng các biện pháp làm giảm độ lún không đều
của đất nền.
a. Nguyên nhân xử lý: kết cấu công trình có thể bị phá hỏng toàn bộ hay từng bộ phận
do:
- Các điều kiện về biến dạng không được thỏa mãn (S> [S gh ]).
- Áp lực tác dụng lên mặt nền quá lớn (N tt > R gh ).
b. Mục đích xử lý:
- Giảm tải trọng tác dụng lên móng (giảm áp lực tác dụng lên nền).
- Tăng khả năng chịu lực của kết cấu.
c. Các biện pháp kết cấu công trình: Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ; Làm tăng độ
mềm của công trình; Làm tăng cường độ cho kết cấu công trình
c1. Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ
- Mục đích của biện pháp này là làm giảm trọng lượng của kết cấu công trình.
- Chú ý: Đối với những công trình không chịu tác dụng của lực ngang lớn thì việc
giảm trọng lượng kết cấu công trình sẽ không ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của
công trình. Đối với những công trình thường xuyên chịu tác dụng lực đẩy ngang lớn

9


thì khi giảm trọng lượng của công trình cần có những biện pháp khác để đảm bảo tinh
ổn định về trượt.
c2. Làm tăng độ mềm của công trình
- Mục đích: Giữa móng và kết cấu phần trên có liên kết với nhau, do đó độ cứng móng
không những do bản thân móng quyết định mà còn phụ thuộc khá nhiều vào kết cấu
phần trên (tường ngang, tường dọc, hầm, giàn ...). Làm tăng độ mềm của công trình
(kể cả móng) sẽ khử được ứng suất phụ thêm phát sinh trong kết cấu công trình khi
nền biến dạng không đều.
- Biện pháp: Có hai biện pháp: (1) Dùng loại kết cấu tĩnh định, (2) Phân cắt các bộ
phận cứng của công trình thành nhiều phần tách biệt bằng các khe lún.
c2.1. Biện pháp dùng khe lún
- Bố trí khe lún: Tại những chỗ có chiều dày lớp đất thay đổi đột biến và tính nén của
đất nền khác nhau lớn, tại chỗ có thay đổi lớn về chiều cao công trình hoặc chênh lệch
lớn về tải trọng, tại vị trí có sự thay đổi về bố trí mặt bằng công trình.
- Yêu cầu:
+ Cần hạn chế số lượng khe lún trong một công trình, vì mặc dù tác dụng kỹ thuật tốt
nhưng tốn kém, thêm nhiều vật liệu xây dựng (phải làm thêm tường ngăn ngang, dọc
tại chỗ bố trí khe lún, làm khớp nối...), và quản lý khó khăn nhất là trong các công
trình thủy lợi.
+ Các khớp nối bố trí ở các khe lún phải mềm mại và chịu được độ chênh lún giữa hai
bộ phận ở hai bên khe lún (công trình thủy lợi dụng khớp nối là tấm đồng omega) do
đó phải tính toán kiểm tra khớp nối.
+ Chiều rộng khe lún phải được tính toán vừa đủ để cho các bộ phận đã được tách ra
không tựa sát bên nhau (làm nứt nẻ công trình) khi chúng bị lún không đều hoặc bị
nghiêng.
c2.2. Dùng kết cấu tĩnh định:
- Thay các mối nối cứng giữa các bộ phận của công trình bằng mối nối khớp hoặc mối
nối tựa cũng có tác dụng làm tăng độ mềm của công trình và khử được ứng suất phụ
thêm phát sinh khi công trình bị biến dạng.

10


- Việc thay các mối nối cứng bằng các mối nối mềm (khớp, tựa) làm cho công trình có
tính chất tĩnh định nên phần nào làm cho công trình nặng nề thêm và kém phần mỹ
thuật. Do đó cần hết sức giảm bớt khớp nối mềm trong công trình.
- Tốt nhất là dự tính được các yếu tố biến dạng của công trình rồi từ đó tính toán được
nội lực trong kết cấu siêu tĩnh của các bộ phận của công trình.
c2.3. Tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình
- Mục đích, yêu cầu:
+ Làm tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình để các bộ phận của nó đủ sức chịu
thêm các ứng lực sinh ra do công trình bị lún không đều là một phương hướng chủ
động tích cực khi thiết kế công trình theo trạng thái giới hạn có xét đến tác dụng tương
hỗ giữa ba bộ phận của một công trình( kết cấu phần trên, móng , nền).
+ Không được làm ảnh hưởng nhiều đến độ mềm của công trình.
- Biện pháp:
+ Trong các công trình dân dụng và công nghiệp ta dùng các giằng bêtông cốt thép
(giằng tường, giằng móng)
+ Các giằng này có tác dụng làm tăng nhiều khả năng chịu ứng suất kéo phát sinh khi
tường chịu uốn mà không ảnh hưởng đến độ mềm của công trình. Cấu tạo các giằng
gia cường này được tính toán theo các yếu tố biến dạng của nền và độ cứng của tường.
Trong thiết kế thường lấy cốt thép cấu tạo là 5-15cm2.
+ Có thể dùng biện pháp gia cố cục bộ để tăng cục bộ cường độ chống cắt của tường
hay của bộ phận công trình bằng cách đặt giằng gia cường hoặc đặt thêm cốt thép tại
những nơi dự đoán có phát sinh ứng lực cắt lớn.
1.3. Các biện pháp về móng
1.3.1. Thay đổi chiều sâu chôn móng
Chiều sâu chôn móng là một trong những vấn đề quan trọng mà người thiết kế quan
tâm đến. Chiều sâu chôn móng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, điều kiện địa chất thủy văn
khu vực xây dựng, trị số và tính chất truyền tải trọng của công trình lên nền đất, đặc
điểm và yêu cầu sử dụng công trình cũng như phương pháp thi công móng. Những yếu
tố trên có quan hệ hữu cơ với nhau và có ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án
móng [1]
11


Điều kiện địa chất và thủy văn là một trong những yếu tố cơ bản có ảnh hưởng đến
việc lựa chọn chiều sâu chôn móng. Sự phân bố địa tầng; tính chất cơ, lý, hóa của từng
lớp đất; độ sâu của mực nước ngầm và sự thay đổi của nó theo thời gian cũng như mức
độ xâm thực của nước ngầm đối với vật liệu xây móng, ... là những yếu tố trực tiếp
ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án móng.
Công thức tính sức chịu tải và cường độ tiêu chuẩn của nền có dạng chung là:
P gh = Aγb + Bq + Dc
Trong đó:
A, B, D : Các hệ số phụ thuộc góc ma sát trong ϕ của đất.
γ, c : trọng lượng riêng và lực dính đơn vị của đất
b : chiều sâu chôn móng
q : tải trọng bên móng
Như vậy, khi tăng độ sâu đặt móng hm tức là tăng q (q = γh m ) thì khả năng chịu tải của
nền được tăng lên (p gh tăng).
Mặt khác, nền nói chung có độ chặt tăng theo chiều sâu (lớp đất dưới chặt hơn lớp đất
trên) do đó h m tăng là đã đặt móng tại lớp đất tốt hơn, do đó độ lún S giảm.
Xét hai trường hợp thực tế:
- Trường hợp cho phép thay đổi cao trình đặt móng.
- Trường hợp cao trình đặt móng thiết kế không thay đổi: do nhiều điều kiện khống
chế, móng thường phải đặt tại một cao trình thiết kế nhất định.
Bảo đảm được cao trình đặt móng thiết kế (tức là bảo đảm cao trình của các bộ phận
công trình) là một vấn đề quan trọng và khó khăn nhất đối với nền đất yếu.
Ta thường gặp hai trường hợp:
- Để giảm bớt độ chênh lệch giữa cao trình đặt móng thiết kế với cao trình đáy móng
sau khi lún ổn định thì thường phải nâng cao trình đặt móng thiết kế lên một trị số dự
phòng, tính gần đúng theo công thức:
Trong đó:

S dp = 1/2(S + S tc )

12


S dp : độ nâng thêm của cao trình dự phòng
S : độ lún ổn định do tính toán
S tc : độ lún xảy ra khi thi công
- Đối với các công trình dân dụng công nghiệp xây trên nền đất loại sét có thể lấy S dp
= 0,7S
Nếu công trình có nguy cơ bị nghiêng, bị lún không đều thì có thể dùng biện pháp thay
đổi chiều sâu chôn móng để xử lý khi thiết kế thi công.
Gặp trường hợp tầng đất yếu có chiều dày thay đổi nhiều, để giảm chênh lệch lún, có
thể đặt móng ở nhiều cao trình khác nhau.
1.3.2. Thay đổi kích thước và hình dáng móng
Tác dụng:
- Thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, do cải thiện được điều kiện chịu tải
cũng như biến dạng của nền.
- Nếu tầng đất có chiều dày chịu nén khác nhau, dùng biện pháp thay đổi chiều rộng
móng để cân bằng lún cho toàn bộ công trình.
- Trường hợp đất nền có tính nén lún tăng theo chiều sâu thì việc mở rộng đáy móng
thường không có tác dụng.
1.3.3. Thay đổi loại móng và độ cứng móng
Đối với nền đất yếu, việc chọn loại móng xây trên đó cũng đóng vai trò rất quan trọng
không những chỉ thể hiện về mặt chịu lực mà còn có ý nghĩa kinh tế lớn. Chọn móng
và kết cấu móng thường dựa vào những đặc điểm sau đây:
- Hình thức kết cấu của công trình cũng như tính chất truyền tải trọng.
- Sơ đồ bố trí các công trình ngầm (tầng hầm, đường giao thông, ống dẫn nước, ...) và
các công trình lân cận có liên quan đến công trình đang thiết kế.
- Tình hình địa chất ở khu vực xây dựng.
- Điều kiện xây dựng móng như: phương tiện thi công, thời gian xây dựng móng, ...
Móng có nhiều loại: móng khối độc lập, móng đơn, móng băng, móng băng có giằng,
móng bản toàn khối, móng cọc, móng giếng chìm, móng giếng chìm hơi ép, móng cọc

13


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×