bai_giang_9525

Bài giảng nền và móng

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1.KHÁI NIỆM CHUNG

Mục đích và đối tượng nghiên cứu:

- Môn học Nền và móng sử dụng các kiến thức của Cơ học đất, cụ thể hóa cho phù hợp với điều kiện thực tế, đồng thời sử dụng các phương pháp nghiên cứu riêng của mình để tính toán và thiết kế kết cấu móng khác nhau.

- Đây là một mô học chuyên môn thực dụng cho nên sẽ có một phần không thể thiếu được là các vấn đề thi công nền móng.

Công trình xây dựng gồm:

- Kết cấu phần trên: là phần kết cấu được tính từ mặt móng trở lên.

- Kết cấu phần dưới: là phần kết cấu được tính từ mặt móng trở xuống.

Móng: là một bộ phận của công trình có tác dụng truyền mọi tải trọng bên trên xuống đất nền dưới đáy móng.

Nền: là bộ phận ngay dưới móng tiếp thu tất cả các lực do móng truyền xuống. Nền gồm hai loại: nền thiên nhiên và nền nhân tạo.

+ Nền thiên nhiên: là nền khi đáy móng đặt trực

tiếp lên đất thiên nhiên.

+ Nền nhân tạo: là nền khi đất đã được dùng các biện pháp xử lý để làm cho cứng hơn hoặc chặt hơn.

Các yếu tố của móng:

-Đỉnh móng: là phần mặt phẳng nằm ngang tiếp giáp giữa kết cấu phần trên và móng.

-Đáy móng: là phần mặt phẳng nằm ngang tiếp giáp giữa móng và đất nền.

-Chiều cao móng: là khoảng cách giữa đỉnh móng và đáy móng.

-Chiều sâu chôn móng: là khoảng cách từ mặt đất tự nhiên đến đáy móng công trình hoặc từ đường xói lở lớn nhất đến đáy móng.

1.2. PHÂN LOẠI MÓNG

GV:BÙI THỊ THÙY- TỔ CƠ SỞ 1

1

3

2

4 5

h

Hm

Hình 1. Sơ đồ móng trụ cầu

1-Kết cấu phần trên; 2-Móng; 3- Mặt trên; 4- Đáy móng; 5- Nền


Theo phương pháp thi công móng được chia làm hai loại: móng nông và móng sâu.

1.2.1.Móng nông

Móng nông là các loại móng có độ chôn sâu kể từ đáy móng đến mặt đất hoặc mực nước thi công nhỏ hơn 5÷6m, thường có cấu tạo như hình 1.

Móng nông được phân ra các loại sau: móng đơn, móng băng, móng bản (móng bè).

1.2.2.Móng sâu

Móng sâu là loại móng khi thi công không cần đào hố móng hoặc chỉ đào một phần rồi dùng phương pháp nào đó hạ, đưa móng xuống độ sâu thiết kế.Thường sử dụng cho các công trình có tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm ở tầng sâu. Móng sâu thường gồm các loại: móng cọc( hình 2b và hình 2c), móng giếng chìm(hình 2a), móng giếng chìm hơi ép.

1.3.NGUYÊN LÝ CHUNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

1.3.1.Khái niệm về trạng thái giới hạn

Trạng thái giới hạn được hiểu là ngưỡng cuối cùng về phương diện kỹ thuật mà công trình không có bất kỳ một sự cố nào (về độ võng, nứt, biến dạng, mất ổn định) cả về sự toàn vẹn lẫn việc khai thác, sử dụng một cách bình thường.

Theo đó khi tính toán thiết kế một bộ phận công trình nói chung phải kiểm toán ba trạng thái giới hạn (TTGH):

Trạng thái giới hạn 1: Tính toán về cường độ ổn định của nền móng.

Trạng thái giới hạn 2: Tính toán về biến dạng, lún của nền móng.

Trạng thái giới hạn 3: Tính toán về sự hình thành và phát triển khe nứt (chỉ sử dụng cho tính toán kết cấu móng).

1.3.2.Tính toán thiết kế móng theo trạng thái giới hạn


Hình 2


a. Tính toán theo TTGH 1:

-Tính toán nền theo TTGH 1 đòi hỏi phải thỏa mãn điều kiện cơ bản sau:

Trong đó:

N: Tải trọng thiết kế hoặc tải trọng ngoài tác dụng lên nền trong trường hợp bất lợi nhất.

Φ: Sức chịu tải của nền theo phương của lực tác dụng.

FS: Hệ số an toàn, phụ thuộc loại nền và tính chất của tải trọng, công trình

-Đối với bản thân móng:

Trong đó:

: ứng suất lớn nhất trong móng do tải trọng công trình và phản lực đất gây ra.

R: cường độ cho phép (cường độ tính toán) của đất nền tương ứng với sự phá hoại của ứng suất.

b. Tính toán theo TTGH 2:

Việc tính toán nền theo TTGH 2 trong thực tế là tính toán nhằm hạn chế lún của các dạng nền trừ các loại nền đất sét cứng, cát rất chặt, đất nửa đá và đá. Thiết kế phải đảm bảo các điều kiện sau:

S < [S]

S < [ S]

Trong đó: S, S: chuyển vị lún, lún lệch do tải trọng gây ra.

[S], [ S]: chuyển vị lún, lún lệch giới hạn.

Chương 2

MÓNG NÔNG TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN


2.1.1.Khái niệm

Móng nông là loại móng có độ sâu từ đáy móng tới mặt đất hay tới mực nước thi công nhỏ hơn 5÷6m.



Móng nông được thiết kế cho những công trình xây dựng trong điều kiện địa chất tương đối đơn giản, khi các lớp đất cứng, chặt ở gần mặt đất và có cấu tạo ổn định.

2.1.2. Phân loại

a.Theo vật liệu làm móng

Đối với ngành xây dựng cầu đường, để làm móng trụ, mố cầu thường dùng các móng xây đá hộc, móng bê tông và móng bê tông cốt thép.

*Móng đá hộc: Xây với vữa xi măng, dùng với cầu cống nhỏ và trung, tải trọng không lớn.

* Móng bê tông: Đây là móng phổ biến nhất trong các loại móng nông, Rbt≥100 kg/cm2

nếu móng nằm trong môi trường bị phá hoại thì Rbt≥200 kg/cm2.

* Móng bê tông cốt thép:

- Khối lượng công trình nhỏ do đó giảm nhẹ phần nào công tác đào đất thi công móng.

- Có thể thiết kế các loại móng lắp ghép bằng bê tông cốt thép đưa đến khả năng cơ giới hóa và công nghiệp hóa toàn bộ quá trình thi công công trình.

- Thường dùng bê tông mác lớn hơn 200 và cốt thép có đường kính Ф10 ÷ Ф30.

b. Theo kích thước móng

- Móng khối: Các kích thước chiều cao, chiều rộng và chiều dài không chênh nhau nhiều. VD: Móng của mố trụ cầu:

- Móng băng: Chiều dài lớn hơn các kích thước còn lại rất nhiều. VD: Móng cống, móng tường chắn.

- Móng bản: Móng có bề dày mỏng. VD: Móng của các cột.

2.2.CẤU TẠO MÓNG NÔNG

Khi thiết kế móng nông bước thứ nhất phải giả định các kích thước của móng. Hình dạng của móng tùy thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, tải trọng cũng như cấu tạo của công trình bên trên.

2.2.1. Độ sâu đặt móng

Độ sâu đặt móng căn cứ vào mặt cắt địa chất để chọn. Độ chôn sâu dưới mặt đất sau khi xói lở lớn nhất của đáy móng, tối thiểu là:

h= Δh + Δk

Trong đó: h: độ sâu chôn móng.



Δh: độ sâu đặt móng trong đất để đảm bảo ổn định của trụ, tùy thuộc vào điều kiện cường độ và ổn định của đất nền ( ≥ 2,5m) .

Δk: sai số có thể xảy ra trong khi tính toán độ sâu xói lở ở cạnh trụ, có thể lấy từ 10% ÷ 20% độ sâu xói lở tính toán ở cạnh trụ.

Chú ý:

-Không nên đặt móng trên mặt đất hoặc nền đất mới đắp, đặt móng trên mặt đất sẽ bị ảnh hưởng xấu của nhiều yếu tố thiên nhiên như sự xói mòn của nước mưa trên mặt đất, sự phá hoại của các côn trùng cũng như ảnh hưởng trực tiếp của nền đất.

-Móng mố trụ cầu đặt trên tầng đá yêu cầu phải phá hết lớp phong hóa trên mặt và đáy móng vào lớp cứng sâu hơn 25cm.

-Nếu trụ cầu đặt ở những sông không thông thuyền thì đỉnh móng thường lấy thấp hơn mực nước thấp nhất tối thiểu là 0,5m. Nếu ở sông thông thuyền thì khoảng cách đó tùy thuộc vào cấp sông.

2.2.2.Các kích thước của móng

-Kích thước bình diện của mặt trên móng thường làm lớn hơn kích thước mặt công trình một đoạn bằng gờ móng Δ (mục đích làm gờ móng để phòng sự sai lệch vị trí khi thi công móng). Đối với mố trụ cầu Δ = 0,2 ÷ 1m.

Hình 2.1

1-Mặt trên móng; 2-Đáy móng; 3-Thân trụ; 4-Mũ trụ;


M? c?u Mố cầu

Tr? c?u

Trụ cầu


5- Thân mố; 6-Mũ mố; 7-Tường cánh.

-Kích thước của đáy móng xác định tùy thuộc vào cường độ tính toán của đất nền R nên phải mở rộng đáy móng đủ lớn để giảm áp lực của đáy móng lên đất nền. Tuy nhiên nếu mở rộng quá lớn thì móng có thể bị gãy do phản lực của đất nền.Để gờ móng không gãy phải mở rộng theo góc .

: Là góc mở của vật liệu, phụ thuộc vào loại vật liệu- Tra bảng 2-1 trang 46 GT

VD: Móng bê tông: = 400

- Nếu lớn quá trị số qui định thì phải làm móng bằng bêtông cốt thép và được gọi là móng mềm.

2.2.3.Hình dạng đáy móng

Hình dạng đáy móng nên chọn sao cho áp suất đáy móng phân bố đều.

-Nếu tải trọng tác dụng đúng tâm, đáy móng thường đối xứng.

-Nếu tải trọng tác dụng có thêm cả lực ngang và mômen uốn lớn thì đáy móng nên cấu tạo không đối xứng để ứng suất đáy móng phân bố đều hơn, hay nói cách khác là làm sao cho trọng lực đi gần trọng tâm đáy móng.

Trong trường hợp móng đặt trên tầng đá nằm nghiêng, để giảm bớt khó khăn cho thi công có thể cấu tạo móng thành nhiều bậc(hình 2.3).

2.3.TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

2.3.1.Đặt vấn đề

1, Các bước thiết kế

- Bước 1: Căn cứ vào kết cấu công trình bên trên, tải trọng truyền qua các bộ phận công trình, điều kiện địa chất và địa chất thủy văn để sơ bộ xác định các kích thước chủ yếu của móng: độ sâu đặt móng, kích thước đáy móng. Chú ý: phải đưa ra một số phương án, sau đó so sánh lựa chọn một kết cấu hợp lý nhất.

- Bước 2: Kiểm toán lại các yêu cầu chịu lực của móng trong các điều kiện tải trọng bất lợi nhất để đảm bảo cho móng được an toàn và bền vứng khi sử dụng.

- Bước 3: Thiết kế thi công.

2, Các lực tác dụng lên móng

- Theo phương tác dụng lên cầu: gồm có:


V

min max

R

N

M

a, b,

Hinh 2.4hình 2.3

Hình 2.2.a)Lực tác dụng đúng tâm, cấu tạo móng đối xứng.

b)Lực tác dụng lệch tâm, cấu tạo hố móng không đối xứng.


+ Lực thẳng đứng: trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng các đoàn xe.

+ Lực nằm ngang dọc cầu: lực hãm xe, lực co rút do nhiệt độ, lực gió dọc cầu.

+ Lực nằm ngang ngang cầu: lực gió ngang cầu, lực lắc ngang của đoàn xe, lực ly tâm nếu cầu nằm trên đường cong.

- Theo qui trình: chia làm 3 loại

+ Lực chủ: Là các lựa thường xuyên tác dụng lên cầu như tĩnh tải (trọng lượng bản than kết cấu), hoạt tải thẳng đứng (trọng lượng các phương tiên đi trên cầu), áp lực đất lên các công trình tường chắn, lực lý tâm phát sinh ở những loại cầu nằm trong đường cong do xe chạy sinh ra.

+ Lực phụ: Là các loại lực không thường xuyên tác dụng như: lực hãm xe, lực gió, lực co rút do nhiệt độ, lực va chạm của tàu thuyền.

+ Lực đặc biệt: các lực tương đối lớn và ít tác dụng đến công trình như: lực động đất, lực tác dụng trong thời gian thi công.

* Công thức cơ bản để kiểm toán các vấn đề khi thiết kế công trình:

Trong đó: Ntt: nội lực tính toán

Ntc: nội lực tiêu chuẩn

n: hệ số thay đổi tải trọng (hệ số vượt tải)

: hệ số xung kích, đối với công trình móng lấy

m: hệ số điều kiện chịu lực

k: hệ số đồng nhất củ vật liệu

Rtc: cường độ tiêu chuẩn của vật liệu

Rtt: cường độ tính toán của vật liệu

F: các đặc trưng tiết diện của kết cấu, ví dụ đối với móng là diện tích

* Khi tính toán thiết kế một bộ phận công trình phải kiểm toán 3 TTGH:

- TTGH1 gồm: các vấn đề về cường độ, về mỏi, về ổn định bộ phận của công trình. Nội lực dùng là nội lực tính toán Ntt.

- TTGH2 gồm: các vấn đề về biến dạng của bộ phận công trình. Nội lực tính toán là nội lực tiêu chuẩn ( đối với nền khi tính lún thì tính với tải trọng tĩnh tiêu chuẩn).



- TTGH3: kiểm toán chống nứt cho công trình bê tông cốt thép.

2.3.2.Tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ nhất(TTGH I)

1, Kiểm toán ứng suất đáy móng (về cường độ đất nền)

- Ứng suất đáy móng phụ thuộc vào tải trọng tính toán, kích thước đáy móng và độ cứng đáy móng.

- Khi kiểm toán dùng tải trọng tác dụng bên trên là tải trọng tính toán Ntt.

- Công thức kiểm toán:

(2-1)

Trong đó:

F: diện tích đáy móng

Wx, Wy: môđun chống uốn của tiết diện đáy móng đối với trục x và y.

- Nếu trục trung tâm của móng không trùng với trục dọc, trục ngang cầu thì dùng công thức (2-1).

- Nếu trục trung tâm của móng trùng với tim dọc và ngang cầu thì chia làm hai trường hợp:

+ Trường hợp tổ hợp lực chủ và phụ dọc cầu:

+ Trường hợp tổ hợp lực chủ và phụ ngang cầu:

- Khi tính toán thấy chứng tỏ độ lệch tâm của hợp lực lớn hơn bán kính lõi đáy móng, nhưng giữa đáy móng và đất không thể chịu được ứng suất kéo nên ứng suất sẽ phân bố lại thành một hình tam giác và ứng suất lớn nhất sẽ được tính theo công thức:

Trong đó:


b

3(b/2-e)

e

max


: độ lệch tâm của hợp lực đối với trục trung tâm

a, b: cạnh dài, cạnh ngắn của đáy móng

- Nếu móng đặt trên nền đất dưới tổ hợp lực chủ thì phải đảm bảo:

- Nếu móng đặt trên nền đất dưới tổ hợp lực chủ và phụ thì phải đảm bảo:

(cường độ đất nền được tăng thêm 20%)

- Cường độ tính toán của đất nền Rtt được tính theo qui trình. Đối với đất cát lấy theo phụ lục 24 (qui trình); đối với các loại đất khác được tính theo công thức:

Trong đó:

R’: cường độ tiêu chuẩn (daN/cm2)- Tra bảng 2.2,2.3,2.4 (tr 55,56)

k1, k2: hệ số tra bảng 2.5 (tr 56)

: dung trọng của đất từ đáy móng trở lên (kN/m3)

b: bề rộng móng (m)

h: chiều sâu chôn móng (m)

- Cường độ tính toán nén dọc trục ở nền đá được xác định theo công thức:

R’= mkRcz

Trong đó:

Rcz: cường độ giới hạn (bình quân) chịu nén một trục của mẫu đá thí nghiệm ở trạng thái bão hòa nước theo qui định hiện hành.

k: hệ số đồng nhất của đất theo cường độ giới hạn chịu nén một trục, khi không có số liệu thí nghiệm, lấy k = 0,17

m: hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 3

- Nếu dưới đáy móng ở một độ sâu z nào đó có một lớp đất yếu thì khi kiểm toán theo TTGH1 phải kiểm tra cả ứng suất trên mặt tầng đất yếu theo công thức:



Trong đó:

: ứng suất trên mặt tầng đất yếu

: trọng lượng riêng của các lớp đất trên mặt tầng đất yếu

h: độ chôn sâu đáy móng

z: khoảng cách từ đáy móng đến mặt tầng đất yếu

: hệ số tính ứng suất dưới tâm của đáy móng, tra bảng (chương 3-CHĐ)

p: áp suất đáy móng , p =

Rz: Sức chịu tính toán trên mặt tầng đất yếu. Rz có thể tính theo công thức Rtt đối với tầng đất yếu, khi đó coi bề rộng và độ chôn sâu của móng gần đúng như hình 2.7.

- Đối với móng trụ cầu khi kiểm toán áp suất đáy móng, qui trình có qui định: nếu đáy sông có độ sâu H (chiều sâu của mức nước thấp nhất đến đường xói lở lớn nhất) thì cường độ tính toán được tăng thêm một giá trị nữa là 0,1H, có nghĩa là:

2, Kiểm toán ổn định vị trí

a, Ổn định chống lật

- Khi kiểm toán thường giả định điểm tâm quay khi lật là mép ngoài cùng của đáy móng.

- Để kiểm toán ổn định chống lật dưới một tổ hợp tải lực nào đó ta chuyển tất cả các lực về trọng tâm đáy móng (hình 2.8)

- Hệ lực tác dụng ở trọng tâm đáy móng gồm: H, N, và M

Trong đó:

N: tổng các thành phần lực thẳng đứng tác dụng lên công trình

N = P1 + P2 +..+Pn =

H: Tổng các thành phần lực nằm ngang tác dụng phía trên công trình


b'

b

hz

h' 0 0

Hinh 2.7 - h' = h + z, b' = b + ztg30

MH

N

O

1T

T2

P5

1PP2P3

P4

e

e

1

e

e

e

h

h2

4

3

1

2

5

y

Hinh 2.8


H = T1 + T2

M: mômen của tất cả các lực đứng và ngang đối với trọng tâm đáy móng

M =

- Ta có: : độ lệch tâm của tổng hợp lực

+ Nếu e > y : móng bị lật vì lực tác dụng ra ngoài đế móng

+ Nếu e < y : móng ổn định

+ Nếu e = y : móng cân bằng giới hạn

* Điều kiện cân bằng ổn định không lật:

Với : m là hệ số điều kiện làm việc

m = 0,8 khi móng đặt trên nền đá, m = 0,7 khi móng đặt trên nền đất.

b, Ổn định chống trượt

- Điều kiện:

Theo qui trình qui định, kiểm toán ổn định chống trượt m = 0,8

f : hệ số ma sát trượt giữa đáy móng và đất nền lấy như sau:

1. Đất sét và đá bề mặt trơn phẳng:

- Ở trạng thái ướt 0,25

- Ở trạng thái khô 0,30

2. Đất sét pha và cát pha sét 0,30

3. Đất cát 0,4

4. Đất cuội sỏi 0,5

5. Tầng lớp đá mặt không trơn phẳng 0,6

c, Ổn định chống trượt sâu

- Đối với các công trình chịu lực ngang lớn như tường chắn đất, mố cầu cao trên 10m thường có thể xảy ra hiện tượng mất ổn định của công trình do hiện tượng trượt của toàn


yO

N

H M

e


bộ khối đất đắp và nền. Để kiểm toán thường giả định mặt trượt là mặt trụ tròn xoay (tính toán như cơ học đất).

- Điều kiện ổn định chống trượt sâu:

Trong đó: Mô: mômen ổn định

Mtr: mômen trượt

- Tâm trượt nguy hiểm nhất tìm theo phương pháp đúng dần (cơ học đất).

2.3.3.Tính toán móng theo trạng thái giới hạn thứ hai(TTGH II)

- Theo TTGH2 phải kiểm toán biến dạng hay độ lún của nền nhỏ hơn một giá trị giới hạn qui định nào đó.

- Qui trình thiết kế cầu cống theo TTGH có hướng dẫn:

+ Chỉ cần tính lún cho những công trình có sơ đồ tĩnh định ngoài khi chiều dài nhịp lớn hơn 50m đối với cầu đường sắt, lớn hơn 100m đối với cầu đường ôtô và thành phố.

+ Độ lún được tính theo phương pháp “phân tầng công lún” (cơ học đất).

+ Độ lún S của nền trụ cầu phải nhỏ hơn (cm). Độ chênh lệch về lún của hai trụ

cạnh nhau phải nhỏ hơn . Trong đó L là chiều dài của nhịp ngắn gác lên trụ cầu và không nhỏ hơn 25m.

- Để ngăn ngừa sự sai lệch không cho phép của móng, phải kiểm toán điểm đặt của hợp lực chủ động tiêu chuẩn theo công thức:

Trong đó:

e = M/N : độ lệch tâm của hợp lực tác dụng lên đáy móng

: bán kính lõi của đáy móng,

W: Mômen chống uốn của tiết diện đáy móng, W = Jx/y

Jx: mômen quán tính của đáy móng đối với trục x

y: khoảng cách từ trục trung tâm đến cạnh chịu áp suất nhỏ hơn

F: diện tích đáy móng



: được qui định như sau:

1. Móng trên nền đất

- Khi tính trụ giữa với tải trọng tĩnh 1,0

- Khi tính trụ giữa với tổ hợp lực chủ + phụ 1,0

- Khi tính mố với tổ hợp lực chủ + phụ cho cầu lớn và trung 1,0

- Khi tính mố với tổ hợp lực chủ + phụ cho cầu nhỏ 1,2

2. Móng trên nền đá

- Khi tính cho trụ và mố với tổ hợp lực chủ + phụ 1,2

Ví dụ: Có một móng mố cầu như hình vẽ. Mặt đáy móng là hình chữ nhật có kích thước a=9m, b=4,6m, đáy móng đặt trên một nền cát to chặt vừa có: R’=3,8 kG/cm2; k1=0,1m-1; k2=0,4; =2,05T/m3. Các trị số tổ hợp lực như sau:

Tổ hợp lực cơ bản: N=10120kN, H=2460kN, M=7200kNm.

Tổ hợp lực bổ xung: N=11550kN; H=3100kN; M=8560kNm.

a. Kiểm tra cường độ đất nền tại đáy móng.b. Kiểm tra ổn định vị trí: Về lật: m=0.7. Về trựơt: m=0,8; f=0,35.Kiểm tra độ lệch tâm khi chịu tĩnh tải: N=5800kN; M=2732kNm, không kể hệ số vượt tải.

2.4.THI CÔNG MÓNG NÔNG

2.4.1.Định vị hố móng

1, Định vị hố móng ở nơi khô (không có nước)

- Căn cứ vào đường tim dọc cầu và các mốc qui định vị trí của từng móng, trước tiên xác định trục dọc và ngang của mỗi móng; đánh dấu cố định bằng cọc chắc chắn, nằm xa nơi thi công để tránh va chạm làm sai lệch vị trí.

- Hình dạng của hố móng căn cứ vào cấu tạo của móng để xác định, nên làm đơn giản, không nên có các góc lõm (sẽ khó thi công). Kích thước hố móng làm rộng hơn kích thước thực, thường là 0,5 - 1,5m, để làm chỗ đặt ván khuôn và chỗ đứng cho công nhân.

- Khi đào đất, xây móng để theo dõi kích thước của móng người ta làm một khung định vị xung quanh hố móng. Khung định vị này, gồm những tấm ván tựa trên những cọc nhỏ đường kính khoảng 14 -15mm. Các cạnh của khung định vị sẽ bố trí song song với các cạnh của hố móng và cách mép hố móng khoảng 1 - 1,5m. Trên khung định vị đánh dấu


M

2,95

m

4,6 m

N


các vị trí mép hố móng , trên những dấu này căng dây để xác định phạm vi đào và xây hố móng (hình 2.9).

- Khi thi công cần theo dõi cao độ các bộ phận của kết cấu (đáy móng, mặt trên móng….)

Hình 2.9 - 1. Móng 2. Mép hố móng

3. Cọc định vị 4. Khung định vị

5. Dây gai 6. Vật nặng

7. Hố móng

2, Định vị hố móng ở những chỗ có nước mặt

- Tùy theo mực nước nông sâu mà dùng biện pháp định vị cho thích hợp

- Ở những sông không thông thuyền và mực nước nông, có thể xác định tim móng mố, trụ bằng cách đo đạc trực tiếp và đánh dấu vị trí trục dọc, trục ngang của móng, hoặc tiến hành đo đạc trên cầu tạm. Cọc định vị phải cách xa móng, khi đo bằng máy bố trí các sàn tạm trên các cọc gỗ xung quanh cọc định vị.

- Ở những móng cọc đặt ở chỗ nước sâu, công tác đo đạc định vị thường phải làm gián tiếp. Tim của các trụ nằm ở giữa sông thường được xác định bằng phương pháp tam giác đạc (hình 2.10). Kích thước và chu vi móng sau này sẽ dựa vào các công trình vòng vây để đánh dấu.

2.4.2. Thi công hố móng ở chỗ cạn

1, Hố móng đào trần

- Móng nông xây ở những nơi không có nước ngầm thì chỉ cần đào lớp đất trên mặt đến độ sâu thiết kế để xây móng, hố đào này được gọi là hố móng đào trần. Tùy thuộc vào tính chất


12

3 44

3

7

5

6

Mo 2

Tru 2

Tru 1

Mo 1

Co tuyen

Co tuyen2

1

12

Ranh thoat nuoc

Hình 2.11

Hình 2.10


của từng loại đất mà quyết định hình dạng vách hố móng cho phù hợp.

- Khi thi công hố móng đào trần phải thi công nhanh để tránh nước mưa làm đất nền bị giảm cường độ. Nếu khối lượng đất đào và kích thước móng lớn yêu cầu thời gian thi công kéo dài cần phải chú ý làm rãnh thoát nước mưa không nên để hố móng bị úng ngập nước lâu dài (hình 2.11).

- Để bảo vệ hố móng không được để vật liệu, đất đào, máy móc thi công gần mép hố móng. Xung quanh hố móng cần để một đường bảo vệ rộng từ 1 - 1,5m. Nếu hố móng tương đối sâu khi đào nên để vách hố thành từng bậc, mỗi bậc sâu khoảng 1 - 1,5m (hình 2.12).

- Đối với những nơi chật hẹp, hố móng phải đào thẳng đứng và lúc đó phải có biện pháp chống vách hố móng thích hợp.

2, Chống hố móng bằng ván lát

- Khi thi công móng ở dịa điểm chật hẹp không cho phép mở rộng hố móng, đất vách hố rời rạc, dễ sụp đổ (những công trình mới xây dựng nằm gần những công trình cũ) thì phải chống vách hố móng. Nếu mực nước ngầm thấp hơn đáy

hố móng thì dùng biện pháp chống hố móng bằng ván lát là

rất thích hợp.

- Tác dụng của ván lát: giữ cho vách hố móng được ổn định, hạn chế bớt việc gây lún.

- Cấu tạo chống hố móng bằng ván lát: Ván lát thường dùng khi chiều sâu hố móng < 4m.

Ván lát dùng loại gỗ dày 4- 8cm. Thanh chống đứng dùng gỗ vuông hoặc tròn có d = 12- 16cm. Thanh chống ngang có d = 14- 22cm (hình 2.13).

Thi công đến đâu đặt ván lát đến đó, thanh chống đứng được thay dần bằng những loại dài

hơn, sau đó đặt thanh chống ngang và nêm chặt.

3, Chống vách hố móng bằng cọc ván


1-1,5m

1-1,5m

Hình 2.12

3

2

1

1

2

3

Hình 2.13

1. Ván lát ngang

2. Thanh chống đứng

3. Thanhchống ngang


- Khi xây dựng công trình tại vị trí có nước ngầm, để chống nước ngầm chảy vào hố móng, dùng tường cọc ván.

- Cấu tạo tường cọc ván gồm:(hình 2.14)

+ Cọc ván: làm bằng ván gỗ hoặc thép hoặc BTCT. Trên mép có cấu tạo kiểu mộng hay chốt để liên kết với nhau chống nước chảy vào hố móng. Dùng búa để đóng vào trong đất. Cọc ván phải được đóng vào trong đất đến độ sâu nhất định để đảm bảo độ ổn định và hạn chế nước luồn qua chân cọc vào đáy hố móng.

+ Cột định vị và các khung định hướng để giữ cho các cọc ván nằm đúng vị trí thiết kế trong quá trình đóng.

+ Tầng chống ngang và dọc để giữ cho cọc ván ổn định dưới tác dụng của áp lực đất. Thanh chống được đặt dần trong quá trình hút nước và đào đất bên trong hố móng.

- Khi tầng đất không thấm nước nằm gần giữa đáy móng thì chân cọc đóng ngập vào tầng này (hình 2.15). Nếu tầng đất không thấm nước ở quá sâu, thì chân cọc ván phải đảm bảo đóng đến độ sâu làm sao cho áp lực thủy động dòng nước luồn dưới chân cọc ván vào hố móng không làm trôi những hạt đất ở dưới đáy hố (hình 2.16).

Thông thường độ sâu t của chân cọc được đóng

vào trong tầng sét hoặt cát sỏi to không được nhỏ quá 1m, tầng đất cát nhỏ rời rạc không nhỏ quá 2m.

- Vị trí đầu trên của cọc ván tùy thuộc vào mực nước ngầm; nếu mực nước ngầm thấp thì đâo trần với các lớp đất phía trên, cọc ván dung để chống vách hố móng ở những tầng đất dưới mực nước ngầm.

- Khi hố móng đào tương đối sâu mà vật liệu làm cọc lại ngắn thì có thể dung biện pháp cọc ván nhiều tầng.

- Đối với những hố móng không sâu lắm, nếu dung cọc ván cứng (thép) có thể không cần dùng thanh chống ngang. Với những hố móng sâu phải dùng thanh chống ngang, và có thể phải dùng 3- 4 tầng chống ngang.


Coc van

Khung dinh huongCoc dinh vi

Coc van

ttang dat khong tham nuoc

Hình 2.14

Hình 2.15

Hình 2.16

tang dat khong tham nuoc

t


- Tùy thuộc vào điều kiện chịu lực mà chọn loại cọc ván làm bằng các loại vật liệu khác nhau cho phù hợp như: cọc ván gỗ, cọc ván thép, cọc ván BTCT, hay cọc ván bằng chất dẻo (hình 2.17).

Cọc ván gỗ

Cọc ván thép

Hình2.172.4.3.Tính toán chống vách hố móng

1, Áp lực đất tác dụng lên ván lát và cọc ván

- Kiểm tra cường độ chịu lực trong các bộ phận chống vách hố móng và ổn định vị trí của đất nền.

- Áp lực tác dụng lên kết cấu chống vách hố móng gồm áp lực chủ động và áp lực bị động. Phụ thuộc vào độ chặt khi chêm các thanh chống.

- Cường độ áp lực chủ động:

(kN/m2)

Trong đó: : trọng lượng thể tích của đất (T/m3)

: hệ số áp lực ngang chủ động ,

Z: độ sâu của điểm tính áp lực kể từ mặt đất (m)

Nếu trên mặt đất có tải trọng phân bố đều thì áp lực lên tường chắn là:

(kN/m2)


b

cm

hoac

Cọc ván BTCT

Hoặc


Với : q: cường độ tải trọng phân bố đều trên mặt hố móng

- Cường độ áp lực bị động:

(kN/m2)

Với : : hệ số áp lực ngang bị động,

2, Tính toán ván lát

- Ván lát là kết cấu tạm thời, để tính toán nhanh thường dùng các giả thiết đơn giản hóa kết cấu phức tạp thành những sơ đồ chịu lực giản đơn.

* Đối với ván lát: Thường kiểm toán tấm ván dưới cùng (chịu tải trọng lớn nhất). Tấm ván chịu lực như một dầm liên tục gối lựa là các thanh đứng khẩu độ của dầm là l1, giả thiết lực phân bố đều theo chiều rộng b (hình 2.18).

Điều kiện bền:

Trong đó:

: tải trọng rải đều tác dụng lên ván lát,

: mômen lớn nhất trong dầm,

Ru: cường độ tính toán chịu uốn của gỗ

: bề dầy ván lát

* Đối với thanh chống đứng


R1

2R

R3

bb

l l1 1

ll

h2

3

q2

3q

P=haHình 2.18


- Thanh chống đứng là gối lựa của ván lát, tải trọng tác dụng do ván lát truyền sang. Tính là dầm giản đơn chịu tải trọng rải đều q2 hoặc q3.

Kiểm toán ứng suất:

Trong đó:

W: mômen chống uốn của tiết diện thanh chống đứng

;

M = max (M2; M3)

Với: ,

* Đối với thanh chống ngang:

Kiểm toán thanh chống ngang:

Trong đó:

Re: cường độ chịu ép mặt của vật liệu thanh chống ngang

: hệ số uốn dọc

Fi: diện tích tiết diện ngang thanh chống ngang thứ i

Ri : lực tác dụng lên thanh chống ngang thứ i.

+ Lực tác dụng lên thanh chống ngang số 1:



3, Tính toán cọc ván



* Tính cọc ván không chống

Điều kiện:

Trong đó:Ma: mômen của áp lực chủ động

Mp: mômen của áp lực bị động

m: hệ số điều kiện chịu lực ( lấy m = 0,7)

* Tính cọc chống đơn

Điều kiện:

* Tính cọc ván có nhiều tần chống ngang

Đối với tường cọc ván có nhiều tầng chống ngang không cần kiểm toán sự mất ổn định mà chỉ cần kiểm toán về cường độ.

Ví dụ:

Kiểm tra cường độ của ván lát, nẹp đứng, thanh chống của một hố móng cho bởi hình vẽ.

Biết:

Ván lát làm bằng gỗ có bề rộng 20cm, dày 8cm, có cường độ tính toán chịu uốn Ru = 100daN/cm2.

Nẹp đứng làm bằng gỗ có tiết diện 15*15 cm2, khoảng cách giữa các nẹp l1= 1,8m.

Thanh chống có đường kính 15cm, khoảng cách giữa các thanh l2=2,1m; l3=1,2m; hệ số uốn dọc của thanh = 0,4; []n = 130 daN/cm2.

Đất đào móng là đất cát ở trạng thái rời rạc có trọng lượng thể tích tự nhiên =1,9 T/m3; góc ma sát trong của đất là 330.

2.4.4.Thi công móng ở nơi có nước mặt

Tùy thuộc vào độ sâu để chọn biện pháp thi công cho phù hợp.

1, Vòng vây đất


3,9

m

0,3m

1,2

m2,

1m


- Với những công trình nằm ở những chỗ nước không sâu lắm (h < 2m) để ngăn nước mặt người ta đắp một đập đát vây xung quanh hố móng, gọi là vòng vây đất.

- Đập đất đắp cao hơn mực nước thi công khoảng 0,7- 1m, mặt trên của đập rộng từ 1 -2m, mái dốc phía trong từ 1:2 -3:2, phía ngoài 1:2 -1:3 (hình 2.19). Vòng vây đất đắp làm bằng đất cát pha sét là tốt nhất, cũng có thể đắp đập bằng đất cát và để chống thấm nước làm thêm một lõi đất sét (hình 2.20).

- Ở phía trong, chân mái dốc làm cách mép hố móng một khoảng b > h.tg(450- ). Khi nước chảy mạnh (V > 1m/giây) phải gia cố mặt đập phía ngoài bằng đá hộc hoặc rọ đá. Nếu tốc độ nước chảy < 2m/s thì có thể dùng bao gai đựng đất sét đắp vòng vây ( chiều cao vòng vây < 4m, đắp thành độ dốc một bên còn 1 bên dựng đứng). Đối với sông miền núi vận tốc nước < 3m/s thì xây đá rồi đắp đất thành vòng vây.

* Tính toán vòng vây

- Tính ổn định chống trượt

+ Điều kiện ổn định chống trượt:

Trong đó:


b1-2m

0,7

-1m

hn

Ho mong

L b h

h n

1-2m

1:1-3:2

1:2-1:3

0.5m Loi dat set

Tang khong tham

b

B

1m

Hình 2.19

Hình 2.20


K : hệ số an toàn , thường K = 1,3 – 1,5

G : trọng lượng một mét dài vòng vây (T)

(T)

: hệ số ma sát trượt giữa đất đắp vòng vây với đáy sông, thường f = 0,3 – 0,5

Wt: áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đập

(T)

Wđ: áp lực thủy động tác dụng lên đập

(T)

Với: V : vận tốc dòng nước (m/s)

hn: chiều sâu của nước mặt (m)

: trọng lượng riêng của nước

g : gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81m/s2

- Tính lượng nước thấm qua 1m chu vi của vòng vây

Áp dụng công thức:

Trong đó: : hệ số thấm nước của đất đắp đập

hn: độ sâu nước mặt

L: chiều dài thấm

2, Vòng vây cọc ván gỗ

- Ở những nơi nước sâu từ 2 -4m dùng vòng vây hỗn hợp giữa đất đắp và vòng vây cọc ván để ngăn nước mặt và nước ngầm. Đất đắp có tác dụng làm tăng khả năng chống thấm cho cọc ván.


1

2

3

< 0,5m

1:2-1:5

h

b

h

>2m

<2m

n

k

Hình 2.21

1. Cọc ván gỗ 2. Thanh chống

3. Đất đắp


a, Vòng vây cọc ván gỗ đơn

- Thường dùng khi nước mặt sâu từ 2 -3m.

- Gồm một tường cọc ván để ngăn nước mặt, nước ngầm cũng như vách hố móng và đất đắp phía ngoài vòng vây để tăng thêm khả năng chống thấm của cọc ván (hình 2.21).

- Tính toán như tính cọc ván nhiều tầng

b, Vòng vây cọc ván gỗ kép

- Dùng khi nước sâu từ 2 -4m

- Gồm hai tường cọc ván , giữa hai lần tường đắp bằng đất cát hoặc đất sét pha (hình2.22).

- Tường ngoài có tác dụng giữ đất phía trong và tăng thêm độc cứng của vòng vây. Tường đóng sâu xuống đất ít nhất là 2m. Tường trong có tác dụng ngăn nước và giữ ổn định cho vách hố móng. Chân cọc phải đóng sâu > 2m.

- Đầu 2 tường cọc ván được liên kết với nhau bằng thanh giằng. Khoảng cách giữa tường tùy thuộc vào loại đất:

Nếu đắp bằng đất cát trung bình hay cát thô:

b = (1,6 – 1,8)hn

Nếu đắp bằng đất cát pha sét hay sét pha cát:

trong đó:hn : độ sâu của nước mặt

hk: độ sâu từ nước mặt đến đáy hố móng

m : lấy từ 4 – 6

3, Vòng vây cọc ván thép

- Dùng trong trường hợp nước sâu hoặc đất cứng hoặc đất có lẫn cuội sỏi.

- Vòng vây cọc ván thép có khả năng chịu lực cao, đồng thời tương đối kín nước. Ngoài ra người ta còn dùng vòng vây cọc ván thép ở giữa hai tường có đất đắp hoặc đổ bêtong .

- Khi mực nước từ 4 -6m thì làm vòng vây có hình dạng như mặt bằng của đáy móng. Khi mực nước > 8m thì dùng vòng vây cọc ván thép hình tròn (hình 2.23).


Hình 2.22


2.4.5.Làm khô hố móng

- Để xây dựng hoặc đổ bêtông móng đảm bảo chất lượng và yêu cầu kinh tế, cần phải giải quyết vấn đề làm khô hố móng tức hút nước khỏi hố móng.

- Khi hút nước cần chú ý đến tốc độ dòng nước ngầm chảy vào hố móng, nếu tốc độ quá lớn sẽ làm hỏng nền và gây sụt lún, làm ảnh hưởng đến các công trình xung quanh.

- Khi lượng nước thấm vào không lớn lắm qua đáy hố móng thì thường bố trí máy bơm trên bờ để hút nước trực tiếp, đầu ống hút của máy bơm được thả vào hố tụ nước (hố tụ nước được đào sâu hơn hố tụ nước một chút). Khi hố móng sâu > 7m thì phải đặt máy bơm vào trong vòng vây.

- Giả thiết lượng nước thấm vào hố móng chỉ chảy qua đáy hố còn vòng vây thì tương đối kín thì lượng nước có thể tính gần đúng như sau:

Trong đó:Q: lượng nước thấm vào trong hố móng (m3/s)

q: lượng nước thấm đơn vị.

kth: hệ số thấm của đất , tra bảng

H: chiều cao cột nước áp lực, bằng khoảng cách từ mực nước tới

đáy móng.

U: chu vi hố móng

K: hệ số an toàn, lấy K = 1,5 – 2

2.4.6.Đào đất hố móng

- Tùy theo kích thước của móng là lớn hay nhỏ, khối lượng đào là ít hay nhiều, điều kiện nước ngầm cà điều kiện trang thiết bị mà có thể đào bằng máy móc hoặc thủ công.


Coc van thep

Vong chong

Thanh chong

Hình 2.23


- Nếu hố móng hẹp hoặc có nước, không thể cho xe làm việc trong hố móng, thì máy xúc phải đứng trên bờ, thường dùng loại máy xúc gầu nghịch.

- Nếu hố móng sâu và hẹp lại không thể hút nước bên trong hoặc đào đất tong long cọc ống thì phải đào đất kết hợp với xói nước, sau đó hút lên bằng máy hút bùn thủy lực hoặc

khí ép.

- Đào đất bằng các dụng cụ cơ giới thì chú ý khi cách độ sâu thiết kế đáy hố móng khoảng 0,3 -0,5m thì dừng lại và đào bằng thủ công để tránh ảnh hưởng của máy khi làm việc đến tính chất tự nhiên của đất.

- Khi đào đất xong phải quan sát và lấy mẫu đất thí nghiệm để xác định lại tính chất tự nhiên của đất xem có phù hợp với các yêu cầu khi thiết kế không.

- Trước khi xây hoặc đổ bêtông móng đối với nền đất cần san phẳng và đầm chặt nền đất. Rải một lớp cát thô hoặc đá dăm dày 10 -20cm để mặt nền được khô ráo.

- Trường hợp nền là loại đất cát thì phải thi công bằng phương pháp đào ngầm dưới nước, đào sâu hơn độ sâu thiết kế của đáy hố móng, rồi dùng phương pháp đổ bêtông dưới nước để tạo ra một tầng bịt đáy hố móng. Sau khi tầng bêtông này đông cứng, hút nước trong vòng vây để tiếp tục xây hố móng.

- Trường hợp đáy móng đặt trên tầng đá, sau khi đào hết lớp đất mặt phải tiến hành phá hết lớp đá phong hóa. Nếu trong nền đá có nhiều khe nứt thì cũng phải bịt đáy hố móng bằng lớp bêtông dưới nước.

2.4.7.Xây dựng móng

- Khi thi công móng thường dùng một số phương pháp đổ bêtông dưới nước.

Các phương pháp này phụ thuộc vào khối lớp bêtong và độ sâu của nước trong hố móng.

- Nếu khối lượng bêtông ít, nước trong hố móng không sâu có thể đổ bêtông

bằng túi bao tải. Bêtông cho vào túi bao tải buộc lại bằng dây thừng với một nút để tháo. Hạ nhẹ nhàng bao tải đến gần sát đáy hố, đứng trên bờ kéo dây cởi nút miệng túi cho bêtông tụt xuống. Tiếp tục đỏ bằng nhiêu bao tải một lúc, chú ý nhẹ nhàng.

- Khi khối lượng bêtông nhiều, nước trong hố tương đối sâu thường dùng phương pháp đổ bêtông dưới nước bằng ống dịch chuyển thẳng đứng (hình 2.24)

+ Ống làm bằng thép đường kính khoảng 200 -300mm, bề dầy của thành ống khoảng 4 -5mm, ống được ghép lại từ những đoạn dài 1 -2m.

+ Phía trên ống nối với một thùng hình phễu để chứa bêtong. Ống được đeo vào một cần

trục hoặc xà ngang và có thể dễ dàng nâng lên, hạ xuống.



Hình 2.24

+ Trình tự đổ:

Đầu tiên dùng một nút hình cầu hoặc dạng van trượt (bằng gỗ hoặc bao tải cuộn chặt) nút kín ống thép. Nút này được giữ bằng một sợi dây vòng lên trên. Khi đổ bê tông nút bị đẩy dần xuống chân ống lúc này đang đặt sát đáy hố móng, tiếp đó nhấc ống lên cho chân cách mặt đất khoảng 20 -30cm vào chùng dây cho nút tụt khỏi ống, bê tông sẽ tràn ra ngoài, lúc này phải lien tục đổ bê tông vào phễu. Lớp bêtong dưới chân cọc ngày càng dầy lên và chỉ có lớp bêtông trên mặt là tiếp xúc với nước.Chân ống thép phải luôn ngập vào trong lớp bêtông khoảng 0,8 - 1m.

Tùy vào diện tích của hố móng và bán kính phạm vị bêtong có thể tràn ra của mỗi ống mà quyết định số ống đổ bêtông. Bán kính hoạt động của một ống khoảng 3 -4,5m. Phải đảm bảo đổ bêtông liên tục, yêu cầu năng suất tối thiểu là 0,3m3/h cho mỗi mét diện tích hố móng.

Nếu đáy hố móng quá rộng thì có thể phân thành từng khối để đổ bêtông dần. Sau khi đổ bêtông dưới nước xong đợi cho bêtông đông cứng, đạt khoảng 50% cường độ thiết kế thì hút nước trong hố móng ra, đục bỏ lớp bê tông trên mặt dày khoảng 10 -15cm vì lớp này tiếp xúc với nước sẽ không đảm bảo chất lượng.

- Ngoài ra, còn sử dụng phương pháp đổ bêtông dưới nước theo kiểu vữa dâng: dùng các ống thép như trên, sau khi đặt ống vào hố móng xung quanh được chèn bằng các vật liệu đường kính lớn

(đá hộc, đá dăm, đá cuội), cho vữa xi măng cát vào trong ống và đổ liên tục, vữa sẽ phun ra và lấp vào các khe hổng giữa các viên đá tạo thành một khối liên kết chặt (hình 2.25).


Phêu chua vua xi mang

Ông thepÔng boc bao vê bang luoi thep

Đa hôc xêp

0,8-1,5m

phêu

0,3m

nut

dây buôc

Hình 2.25


- Sau khi hút hết nước ra, tiến hành lắp ván khuôn đổ bê tông móng.

Chương 3

MÓNG CỌC


- Móng cọc là loại móng dùng cọc để truyền tải trọng của công trình xuống các tầng đất nền nằm sâu dưới đất.

- Móng cọc là một trong những loại móng được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Người ta đóng hạ những cây cọc xuống tầng đất sâu, nhờ đó làm tăng khả năng chịu tải trọng cho móng.

- Móng cọc được sử dụng hợp lý đối với các công trình chịu tải trọng lớn mà lớp đất tốt nằm dưới sâu, giảm được biến dạng lún và lún không đều.

- Dùng móng cọc làm tặng tính ổn định cho công trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn như: nhà cao tầng, nhà tháp, cầu lớn…

- Móng cọc có nhiều phương pháp thi công đa dạng như: cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi…có thể sử dụng làm móng cho các công trình có điều kiện địa chất, địa hình phức tạp mà các loại móng nông không đáp ứng được như vùng có đất yếu hoặc công trình trên sông…

3.2.PHÂN LOẠI CỌC VÀ MÓNG CỌC

- Phân loại teo vật liệu chế tạo cọc:



+ Cọc gỗ

+ Cọc tre

+ Cọc bêtông

+ Cọc BTCT

+ Cọc thép

+ Ngoài ra : cọc thép bêtông, cọc liên hợp (ít sử dụng)

- Phân loại theo đặc điểm làm việc của cọc:

+ Cọc chống

+ Cọc ma sát

- Phân loại theo phương pháp thi công

+ Cọc hạ bằng búa

+ Cọc hạ bằng xói nước

+ Cọc xoắn

+ Cọc hạ bằng chấn động

+ Cọc khoan nhồi

+ Cọc Baret

+ Cọc ống thép nhồi bêtong

+ Cọc Shinso

+ Cọc mở chân

3.3.CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐƯỜNG KÍNH NHỎ

- Gồm hai bộ phận chính: bệ và cọc

+ Cọc là bộ phận chính có tác dụng truyền tải trọng của công trình bên trên xuống tầng đất dưới chân cọc.

+ Bệ cọc là bộ phận liên kết các đầu cọc lại thành một khối để cùng chịu tải trọng công trình.

- Móng cọc có nhiều ưu điểm hơn các loại móng khác vì có thể xây dựng được những công trình chịu tải lớn do có thể đóng cọc xuống những tầng đất sâu thường từ 10 -30m, có những loại cọc đóng sâu đến 50m (có thể lên tới 100m).



Ngoài ra móng cọc còn cho phép thi công nhanh, không phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và còn rất kinh tế về việc sử dụng vật liệu trong móng.

1, Cọc gỗ

- Dùng cho móng cọc các cầu nhỏ, cầu trung và các kết cấu tạm thời.

-Ưu điểm: rẻ, chịu lực tương đối tốt và tốn ít công chế tạo, búa và thiết bị hạ cọc

đơn giản. Nếu toàn bộ cọc nằm dưới mực nước ngầm thì sử dụng được rất lâu.

- Nhược điểm: sức chịu tải nhỏ, bị hạn chế về chiều dài và tiết diện, dễ bị phá hoại bởi nấm, các loại sâu mọt, hà .

- Yêu cầu về chất lượng gỗ làm cọc: (hình 3.2)

Dùng các loại gỗ chắc (gỗ thông, gỗ lim..), cứng và thẳng, đường kính cây gỗ thường từ 22 -34cm và dài từ 4 -16m. Cọc có thể làm bằng than cây nguyên hình hoặc gỗ xẻ. Độ cong cho phép của cọc theo chiều dọc là 1% độ dài, không được dùng loại gỗ cong hai chiều. Độ thon vót của cọc không nên quá 1cm trên 1m.

Khi gia công cọc cần làm chính xác, đúng kích thước. Chân cọc phải vót nhọ mũi đảm bảo đúng tim, nên bịt chân cọc bằng sắt.

Đầu cọc gỗ phải cưa phẳng và thẳng góc với tục dọc, dùng đai sắt bó chặt đầu cọc để tránh bị nứt vỡ khi đóng cọc. Đai sắt dầy 8mm, cao ít nhất 5cm.

Nếu cần cọc dài có thể nối các cây gỗ lại , nhưng mỗi cọc chỉ nối một lần, mối nối phải ở dưới mặt đất 1m. Mối nối giữa các cọc lân cận phải chênh nhau ít nhất 1,5m.

Để tăng đường kính cọc hoặc lợi dụng gỗ nhỏ, có thể ghép 3 hay 4 cây gỗ lại bằng bulông gọi là cọc tổ hợp.

2, Cọc bêtông cốt thép


Hình 3.2- Cấu tạo cọc gỗ


- Cọc bêtong cốt thép đúc sẵn là loại cọc được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng móng sâu và chịu lực đẩy ngang lớn.

* Ưu điểm: Điều kiện sử dụng không phụ thuộc vào nước ngầm, điều kiện địa hình; chịu được tải trọng lớn; chiều dài, tiết diện cọc cấu tạo tùy theo ý muốn; cường độ vật liệu làm cọc lớn, giá thành vật liệu hạ vì tận dụng được vật liệu địa phương (cát, sỏi,đá) ; có thể cơ giới hóa trong thi công; chất lượng cọc đảm bảo tốt vì cọc được đúc dễ kiểm tra chất lượng.

* Nhược điểm: Trọng lượng cọc lớn, gây khó khăn cho việc vận chuyển và hạ cọc, cọc dễ bị nứt trong quá trình vận chuyển. Mặt khác, do trọng lượng bản thân lớn, mà cốt thép bố trí trong cọc chủ yếu là để chịu tác dụng của trọng lượng bản thân cọc, nên tốn nhiều thép.

* Cấu tạo:

- Cọc BTCT thường dùng bêtong M 250 -300; cọc BTCT ứng suất trước dùng bêtong M400 cho móng cọc đài cao,bêtong M 400 cho móng cọc đài thấp.

- Chiều dài cọc từ 5 -25m, có khi lên tới 40 -45m. Nếu cọcdaif thì chế tạo thành từng đốt dài khoảng 6 -8m rồi nối lại với nhau khi đóng.

- Cọc BTCT thường làm theo hình trụ, có tiết diện ngang hình vuông, hình chữ nhật, hình tròn, hay hình tam giác, đa giác, hình chữ I, để giảm trọng lượng cọc thường làm cọc rỗng (hình 3.3).

Hình 3.3- Các dạng tiết diện ngang các cọc BTCT đúc sẵn

Kích thước tiết diện thường 20x20cm,25x25cm,30x30cm,35x 35cm,40x40cm.

- Cốt thép trong cọc BTCT gồm có: cốt thép dọc và cốt thép đai (cốt thép đai xoắn ốc hay đai rời). Loại thép thường dùng là CT3 và CT5.

+ Cốt thép dọc: mỗi cọc dùng ít nhất 8 thanh phân bố đều theo tiết diện, đường kính nên



dùng từ 13 - 25mm.

+ Cốt thép đai dùng loại đường kính từ 6 đến 8mm, ở giữa thân cọc khoảng cách bước xoắn của cốt thép đai là 20cm, ở đầu và chân cọc khoản cách cốt đai dầy hơn (từ 1 -5cm). Ngoài ra, do đầu và chân cọc là bộ phận chịu ứng suất tạp trung lớn nhất trong khi đóng cọc, nên ngoài cốt đai dầy hơn người ta còn bố trí thêm lưới thép mắt ô vuông có cạnh từ 5 -7cm.

Các cốt thép được bó chụm lại ở chân cọc, dùng một vòng đai sắt bọc xung quanh và hàn chặt lại.

- Để đảm bảo cho cọc không chịu ứng suất quá lớn sinh ra trong khi vận chuyển cọc bêtong, cọc đã được bố trí sẵn các móc treo đúng vị trí đã dự định trước trong khi thiết kế.

Hình 3.4 – Cấu tạo chi tiết cọc BTCT (kích thước: cm

1. Cốt chịu lực 2. Cốt thép đai

3. Cốt thép gia cường mũi cọc 4. Cốt thép gia cường đầu cọc

5. Cốt thép vận chuyển, cẩu lắp



Hình 3.5 – Mặt cắt ngang thân cọc

Cốt thép số 3 có đường kính , dài từ 750 - 1000mm, dùng để tăng cường độ cứng cho mũi cọc và định vị tim cọc.

Hình 3.8 – Lưới thép đầu cọc và cốt thép móc cẩu



Hình 3.9 – Cấu tạo thép chờ và đai thép đầu cọc khi cọc có mối nối.

Hình 3.10 – Chi tiết mối nối cọc

3,Cọc nhồi (Cọc Bê Tông

- Cọc khoan nhồi là những loại cọc được chế tạo bằng cách khoan lỗ trong lòng đất sau đó đổ bêtong.

- Quá trình thi công cọc khoan nhồi:

+ Chuẩn bị thi công (chuẩn bị mặt bằng)

+ Dùng ống thép có có nút nhọn đóng xuống đất, sau đó đổ bêtong vào trong ống, quá trình đổ bê tong nhấc dần ống thép lên cho đến khi trong lỗ được đổ đầy bêtong mới thôi (hình 3.11).

1. Ống thép

2. Mũi cọc

3. Bêtong thân cọc


3

41

3

1

2


4. Cốt thép

Hình 3.11- Cọc bêtong đổ tại chỗ

- Có thể để lại ống thép trong đất khi đổ bêtong để làm thành loại cọc bêtong tại chỗ có ống vách, song như vậy kinh phí tăng lên rất nhiều.

- Để đào lỗ cọc hiện nay có một số dụng cụ thường dùng:

+ Lưỡi khoan xoắn dùng cho các loại đất mềm dính.

+ Gầu ngoạm hai cánh hoặc bốn cánh cho các loại đất rời rạc lẫn cuội sỏi .

+ Khoan bánh răng khi gặp các tầng đá.

+ Khoan đập khi gặp các tầng đá rất cứng.

Hình vẽ sau thể hiện trình tự các bước thi công cọc khoan nhồi



4, Cọc xoay (cọc xoắn ốc)

- Cọc xoắn gồm hai phần: thân và đế. Thân làm bằng ống thép hay ống BTCT, đầu có lưỡi thép làm thành hình xoắn ốc. Thân cọc có đường kính từ 30 -120cm. Đường kính lưỡi khoan xoắn ốc có thể to đến 3m, nhưng không lớn quá 4 lần đường kính thân cọc.

- Cọc được hạ xuống đất bằng thiết bị quay đặc biệt bằng động cơ điện và nhờ hệ thống bánh răng truyền động làm cho cọc bị xoay và xuyên vào trong đấ.

- Ưu điểm: hạ cọc êm thuận, không có rung động, sức chịu

tải lớn, giảm bớt được độ sâu hạ cọc so với các loại cọc khác,

có khả năng chống nhổ lớn.

- Nhược điểm: thiết bị thi công phức tạp nên chi phí thi công cao, tốn vật liệu, chỉ sử dụng được cho các loại đất mềm yếu, không thể dùng với các loại đất lẫn nhiều sỏi đá hoặc sét quá cứng.

3.4.CẤU TẠO BỆ CỌC


Hình 3.12 – Cọc xoắn

1. Cọc 2. Vòng xoắn


- Bệ cọc là kết cấu dùng để liên kết các cọc lại với nhau và phân bố tải trọng của công trình lên các cọc.

- Theo vị trí của bệ cọc so với mặt đất phân ra làm hai loại: bệ cọc thấp và bệ cọc cao.

+ Bệ cọc thấp: thường dùng ở nơi cạn, mặt đất không bị xói lở bởi các dòng nước. Bệ thấp

có ưu điểm là ổn định, biến dạng nhỏ và chịu được

- Bệ cọc của mố trụ cầu thường có chiều dầy từ 1 -3m. Mặt trên của bệ được xác định tùy vào mặt bằng của kết cấu bên trên. Đáy bệ lấy kích thước tùy theo số lượng cọc khi thiết

kế.

- Bệ cọc trụ mố cầu chế tạo bằng BT hoặc BTCT, thi công đổ tại chỗ hoặc lắp ghép. Mác BT đối với bệ lắp ghép không nhỏ hơn 200, bệ đổ tại chỗ không nhỏ hơn 150.

- Để đảm bảo cho bệ truyền tải trọng cho cọc được tốt, cọc phải được neo chặt vào trong bệ. Thông thường yêu cầu, đầu cọc phải cắm sâu trong bệ ít nhất 2 lần đường kính (bề rộng) cọc đối với cọc nhỏ và không nhỏ hơn 1,2m đối với cọc lớn có đường kính lớn hơn 60cm. Đầu cọc có cốt thép thì cốt thép thò ra ăn vào trong BT bệ từ 20 -40 của cốt thép còn phần BT của cọc ngập vào bệ ít nhất 10cm. Đối với những loại cọc rỗng thì thường cho vào đầu cọc một khung cốt thép, đầu những cốt thép nằm trong bệ từ 1 -2,5m.

- Với bệ cọc cao, cọc chịu lực uốn lớn, để tăng cường cho bệ cọc thường bố trí thêm một lưới cốt thép ở đáy bệ.

- Số lượng cốt thép dùng tùy thuộc vào tính toán thường bố trí khoảng 15 -20cm2 tiết diện cốt thép trên một mét dài cạnh bệ. Cốt thép thường dùng loại có d = 20 - 25mm. Khoảng cách giữa các thanh từ 10 -20cm.Tầng bêtong bảo hộ phải dày hơn 5cm.

- Nếu áp lực do đầu cọc truyền lên bê tong bệ

vượt quá cường độ tính toán chịu ép của bê tông

thì phía trên đầu cọc người ta đặt những lưới cốt thép

buộc lại bởi các thanh đường kính

không nhỏ hơn 12mm, mắt lưới từ 10x10cm đến 15x15cm. Đầu của những cọc đứng ở mép cạnh bệ nên tăng cường bằng những vòng đai neo (hình 3.13).


2,5d

2 2

1

4

1

3

0,25m d

2,5d

>2d


- Tùy theo hình dạng của kết cấu bên trên có mở rộng ra một gờ từ 0,2 -0,5m.

- Cọc thường được bố trí theo hình ô chữ nhật hay ô vuông

hoặc hình hoa mai.

- Khoảng cách giữa tim các cọc ở đáy bệ phải bố trí sao cho không nhỏ hơn 1,5 đường kính của cọc, khoảng cách từ mép bệ đến mép cọc ngoài cùng phải lớn hơn 25cm.

Kiểu ô chữ nhật Kiểu hoa mai

Hình 3.14 – Sơ đồ bố trí cọc theo bình diện

3.5.TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

1, Theo đất nền

- Hiện nay thường dùng 3 phương pháp: phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh, phương pháp thí nghiệm tải trọng động và phương pháp thực nghiệm.

a, Phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh

- Phương pháp này dựa trên nguyên tắc thí nghiệm ép một số cọc của móng ngay tại vị trí xây móng để xác định lực phá hoại của cọc từ đó suy ra sức chịu tải an toàn của cọc.

- Tiến hành thí nghiệm:

+ Cho hạ cọc vào trong đất tới chiều sâu dự tính rồi cho cọc nghỉ theo quy định

+ Dự tính trước sức chịu tải của cọc.

+ Bố trí các thiết bị:

Thiết bị gia tải: hệ thống các cọc neo, dầm, kích thủy lực và đối trọng.

Thiết bị theo dõi độ lún của cọc ( thiên phân kế).

+ Để tạo lực ép tác dụng lên đầu cọc dùng kích thủy lực. Lực ép sẽ truyền lên hệ thống dầm liên kết chặt với cọc (hình 3.15).

- Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng đối với các loại đất tốt hoặc trung bình thì có thẻ dùng 4 cọc neo, nếu đất xấu phải dùng 6 cọc neo hoặc nhiều hơn. Khoảng cách tĩnh tối


Hình 3.13- Cấu tạo CT bệ cọc

1. Cốt thép đáy bệ

2. Lưới thép trên đầu cọc

3. Cốt thép choàng

4. Bêtong dưới nước bịt đáy


thiểu giữa cọc neo và cọc thí nghiệm là 1m (khi có 4 cọc neo) hoặc 0,6m (khi có 6 cọc neo).

( Dùng cọc neo làm đối trọng)

1. Cọc thí nghiệm 2. Cọc neo

3. Kích thủy lực 4. Thiên phân kế

5. Dầm gắn thiên phân kế 6. Hệ dầm liên kết

- Theo những qui định sau , cọc được coi là bị phá hoại:

1. Cọc có biến dạng đột ngột lớn, giá trị biến dạng (lún) lớn gấp 5 lần giai đoạn trước với

điều kiện là tổng độ lún đã vượt quá 40mm.

2. Tải trọng ứng với cấp tải trọng mà khi đó tổng độ lún đã vượt quá 40mm,và sau 1 ngày đêm mà độ lún vẫn tiếp tục tăng.

Hình 3.16 – Các biểu đồ quan hệ trong nén tĩnh cọc

- Sau khi thí nghiệm tiến hành vẽ biểu đồ quan hệ giữ tải trọng và độ lún, giữa độ lún và



thời gian tác dụng của tải trọng (hình 3.16).

- Tải trọng giới hạn của cọc được xác định bằng nhiều cách:

+ Xác định tải trọng giới hạn ứng với điểm đột biến trên biểu đồ tải trọng-độ lún

Theo qui trình thì tải trọng giới hạn là tải trọng mà khi đó độ lún bắt đầu tăng rất đột ngột trong khi tải trọng tăng rất ít.

+ Xác định tải trọng giới hạn dựa vào trị số độ lún và tốc độ lún:

Với: Ptt: tải trọng tính toán

K0: hệ số đồng nhất của đất, lấy = 0,7

m2: hệ số điều kiện làm việc, tra bảng, phụ thuộc vào số cọc trong móng và loại bệ cọc.

Pgh: tải trọng phá hoại, xác định ứng với cấp tải trọng trước cấp tải trọng phá hoại một cấp.

- Sau khi xác định Pgh nén cọc rồi thì phải gaimr tải trọng theo từng cấp , mỗi cấp giảm tải bằng hai lần cấp tăng tải.

b, Phương pháp thí nghiệm tải trọng động (hình 3.17)

- Khi cọc hạ đến một độ sâu nào đó, nếu dùng 1 loại búa có trọng lượng nhất định đóng một nhát vào cọc, thì cọc sẽ bị lún xuống. Nếu sức chịu tải của cọc lớn thì độ lún của cọc sẽ nhỏ và ngược lại. Nếu biết quan hệ giữa sức chịu tải của cọc và độ lún thì đo độ lún sẽ biết được sức chịu tải của cọc.

- Có rất nhiều cách xác định mối quan hệ giữa Pgh và độ lún của nó (e). Ở đây ta sẽ xác định theo M.Gersiêvanov (dựa vào điều kiện cân bằng về công khi đóng cọc):

Với: Q: trọng của phần búa rơi (T)

H: chiều cao rơi của búa

Pgh: sức chịu tải giới hạn của cọc

e: độ lún của cọc do một nhát búa gây ra

: hệ số xét đến sự mất mát động năng do các nguyên nhân khác.

Từ công thức trên ta có:


H

Q

q

Hình 3.17


Trong đó:

n: hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vào vật liệu làm cọc và cách đóng cọc (tra bảng).

F: diện tích tiết diện ngang của cọc

K: hệ số phục hồi tốc độ khi va chạm

Như: khi gang, thép va chạm với gỗ thì K = 0,45

q: trọng lượng cọc (gồm cả mũi cọc, đệm cọc hoặc cọc dẫn …)

- Công thức tính độ lún của cọc:

Công thức này dùng để theo dõi đóng cọc và công tác thi công ngoài hiện trường.

c, Phương pháp tính theo thực nghiệm

- Công thức tính sức chịu tải của cọc theo thực nghiệm:

Trong đó:

Ntt: sức chịu tải tính toán của 1 cọc theo đất

m2: hệ số điều kiện làm việc (tra bảng)

k0: hệ số đồng nhất của đất, lấy = 0,7

u: chu vi tiết diện ngang của cọc

n: số lớp đất mà cọc đóng qua

li: bề dầy tầng đất thứ i

: hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp đóng, đường kính cọc, loại đất đến lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn.



: lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn (tra tiêu chuẩn)

F: diện tích tiết diện ngang của chân cọc

Rtc: sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dưới chân cọc ( tra bảng)

* Hiện tượng sụt giả khi đóng cọc ( hình 3.18):

Đất cát : e1 < e2 , đất sét : e1 > e2

- Khi đóng cọc, sau một thời gian nào đó, đọ lún của cọc khác với độ lún ban đầu, hiện tượng này là lún giả của cọc.

- Nếu đóng cọc qua các tầng cát, ví dụ đến độ lún e1, để sau một thời gian đem đóng lại, thì thấy độ lún e2 > e1; nếu ta đóng cọc trong đất dính thì sẽ thấy e1 > e2. Với: e1: độ lún của cọc qua một nhát búa đóng cuối lần 1, e2: độ lún của cọc qua một nhát búa đóng lại 2 lần.

- Hiện tượng này là do sự chấn động trong quá trình đóng cọc. Đóng cọc trong đất cát thì sự chấn động của cọc làm cho đất chặt lại nên độ lún e1 nhỏ, sau 3 - 4 ngày cát trở lại tình trạng cũ nên e2 lớn. Trong đất sét đóng cọc lần đầu sự chấn động làm phá vỡ tính kết tụ, để 10 - 15 ngày sau tính kết tụ được khôi phục lại nên e1 < e2.

-Để khắc phục hiện tượng này khi thi công đóng cọc ta phải đóng thử một số cọc để xác

định e1TB, e2TB và tỷ số .

- Khi yêu cầu đóng cọc với độ lún thiết kế là e thì ta chỉ cần đóng một lần đến độ chối :

- Độ chối tính toán 1 nhát đóng của búa trong một đợt đóng không được < 2cm, nếu < 2cm phải chọn loại búa có trọng lượng lớn hơn, nhưng cũng không nên dùng loại búa nặng quá ( e không được > 3 -5cm).

* Cách chọn búa đóng cọc: theo năng lượng xung kích hoặc hệ số thích dụng

- Năng lượng xung kích của búa E (kN):

Với: Ptt: sức chịu tải tính toán của cọc

- Hệ số thích dụng của búa Kc :


Hình 3.18- Mô hình đóng cọc trong đất rời và đất dính


Với: Q: trọng lượng toàn bộ của búa

q: trọng lượng cọc kể cả mũi và đệm cọc

Hệ số thích dụng của búa không được vượt quá các trị số sau:

+ Búa hơi song động và búa mazut: K 5

+ Búa hơi đơn động: K 3

+ Búa treo: K 2

2, Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Đối với cọc BTCT chịu nén đúng tâm khi xác định sức chịu tính toán có xét đên ổn định thường dùng công thức sau:

Với: : hệ sô uốn dọc

m2: hệ số điều kiện làm việc

Rb, Rt: cường độ chịu nén tính của BT và thép

Fb, Ft: diện tích của BT và của cốt thép dọc chủ.

3.6.THIẾT KẾ MÓNG CỌC BỆ THẤP

- Móng cọc bệ thấp thường dùng khi xây dựng công trình ở chỗ khô hay nước mặt rất nông.

- Móng cọc bê thấp là loại có đáy bệ nằm thấp hơn mặt đất. Trong tính toán thiết kế, để đảm bảo an toàn thường giả định toàn bộ lực ngang tác dụng lên móng cọc sẽ được truyền cho đất ở phía sau bệ chịu.

- Độ chôn sâu của đáy bệ phải đảm bảo:

trong đó:

Hx: lực ngoài tác dụng theo chiều của trục x


h

zx

HzO

bE

Hình 3.18-1


: trọng lượng riêng của lớp đất từ đáy bệ trở lên

h: độ chôn sâu của đáy bệ

a: cạnh của đáy bệ thẳng góc với mặt phẳng tác dụng của lực

: góc ma sát trong của lớp đất từ đáy bệ trở lên

Eb: áp lực bị động của đất lên thành bên của bệ (hình 3.18-1)

+ Nếu xét đến các lực ma sát trên mặt bên và đáy của bệ với đất, ta cho thêm hệ số

m = 0,75 tức:

- Sau khi xác định xong chiều sâu chôn móng sẽ đi tính các kích thước của móng cọc bệ thấp.

1, Xác định kích thước của móng cọc bệ thấp

a, Xác định kích thước bệ cọc

Kích thước của bệ tùy thuộc vào cấu tạo công trình bên trên, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn và kết cấu cọc.

- Cao độ mặt trên của đáy bệ thường nằm ngang với mặt đất thiên nhiên hoặc thấp hơn mực nước thấp nhất 0,5m. Cao độ đáy bệ tùy thuộc vào độ sâu xói lở của lòng sông. Khi đáy bệ bằng gỗ phải đặt thấp hơn mực nước ngầm.

- Kích thước mặt bằng phía trên của bệ tùy thuộc vào cấu tạo của công trình

bên trên mà làm rộng ra một gờ từ 0,2 -1m.

- Nếu bệ cọc dùng bêtong thường (không cốt thép),

đáy bệ chỉ được mở rộng ra một góc ,

nếu thì phải dùng bệ BTCT (hình 3.18-2).

b, Loại cọc và số lượng cọc

Tùy vào điều kiện đất nền và khả năng thi công

* Loại cọc:


3 1

2

Hình 3.18-2

1. Mặt trên bệ cọc

2. Đáy bệ cọc

3. Gờ bệ cọc


- Khi tầng đá cứng không quá sâu, các lớp đất trên mặt tương đối yếu, phải đóng cọc xuống đến tận tầng đá. Cọc sẽ phải chịu tải rất cao. Vì vậy nên dùng cọc có tiết diện ngang lớn để giảm bớt số cọc.

- Đối với cọc chịu lực (như cọc ma sát) nên giảm số lượng cọc và tăng sức chịu tải bằng cách tăng chiều dài cọc hoặc dùng cọc mở rộng chân (như cọc nổ mìn, cọc xoắn, cọc khoan).

* Số lượng cọc và bố trí cọc

- Nếu đáy bệ không có cọc, thì toàn bộ tải trọng sẽ truyền cho đất. Giả thiết đáy bệ là hình chữ nhật, ứng suất ở hai mép móng:

trong đó: a: cạnh đáy của móng thẳng góc với trục Ox

b: cạnh đáy của móng song song với trục Ox

Đối với móng cọc biểu đồ ứng suất này được tiếp thu hoàn toàn bởi các cọc.

- Sức chịu tải của một cọc:

- Số lượng cọc:

trong đó: : hệ số xét đến sự phân bố không đều của ứng suất

+ Nếu biểu đồ là hình chữ nhật (tức là lực tác dụng đúng tâm) thì:

+ Nếu biểu đồ là hình thang thì :

- Số lượng cọc trong mỗi dãy bố trí theo hướng thẳng góc với trục Ox (hướng của cạnh a):

với: c: khoảng cách giữa các cọc theo hướng thẳng góc với trục Ox.

Chú ý : Khoảng cách tim cọc c 3d, khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép bệ > 2,5cm. Nếu kích thước đáy bệ không đủ có thể sửa lại cho thích hợp.

- Số lượng cọc trong một hàng theo hướng song song với trục Ox (hướng của cạnh b):



Chú ý: Số nb nhận được cần bố trí sao cho các cọc chịu tải trọng tương đối đồng đều. Để đảm bảo điều này ta có thể dùng phương pháp vẽ như sau: (hình 3.18-3)

+ Trên biểu đồ ứng suất ta kéo dài cạnh nghiêng của hình thang cho đến khi gặp cạnh nằm ngang ở điểm C.

+ Lấy BC làm đường kính vẽ nửa vòng tròn. Lấy C làm tâm và CA là bán kính quay một cung tròn gặp nửa đường tròn lớn ở A’. Vẽ A’A1 thẳng góc với CB.

+ Chia A1B ra nb phần bằng nhau (ví dụ là 4 phần) ta được các điểm 1,2,3. Từ 1,2,3 kẻ các đường thẳng góc với CB ta có 1’, 2’, 3’.

+ Lấy C là tâm quay các cung tròn bán kính C1’, C2’, C3’ gặp cạnh BC tại I, II, III. Từ I, II, III kẻ đường thẳng góc với BC, ta được I’, II’, III’.

+ Các đường I-I’, II-II’,III-III’ chia biểu đồ ứng suất ra làm 4 phần bằng nhau. Các cọc theo hướng cạnh b sẽ bố trí qua trọng tâm của các hình thang nhỏ này.

c, Hướng cọc

Nếu trên móng, ngoài lực thẳng đứng và mômen còn tác dụng của lực ngang rất lớn với góc nghiêng hợp lực thì phải bố trí cọc xiên. Hướng của cọc xiên bố trí chống lại chiều của ngoại lực ngang tác dụng (hình 3.18-4).

2, Tính toán nội lực cọc


x

y'x

x

0

1

2

3

x01

x02

x03

MP

y

maxmin

a

C AB

A'1' 2'

3'

32

1A1

III III

I' II' III'c

y

x

x

Ox

z

h

R

Hình 3.18-3


Sau khi xác định được số lượng cọc và bố trí cọc trong móng phải kiểm tra lại nội lực trong các cọc xem nó có đảm bảo khi chịu các tổ hợp lực thực tế không.

- Công thức kiểm toán:

trong đó: Nmax: lực tác dụng vào một cọc ở hàng cọc chịu nén nhiều nhất, được xác định:

hoặc:

Với: : tổng tải trọng thẳng đứng tại cao độ đáy bệ

n: số cọc trong móng

Mx’, My’: mômen của các tải tọng ngoài đối với trục đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc

xi, yi: khoảng cách từ trọng tâm của cọc thứ i bấy kỳ tới trục x’, y’.

xnmax, ynmax: khoảng cách từ trọng tâm của cọc chịu nén nhất đến trục x’,y’.

Câu10

Tính lực tác dụng dọc trục vào một cọc đơn ở hàng thứ 3 của móng cọc bệ thấp. Biết:

;n=9 cọc ;

Diện tích tiết diện của cọc trong hàng cọc thứ nhất F1=25*25 cm2.

Diện tích tiết diện của cọc trong hàng cọc thứ hai F2=30*30 cm2.

Diện tích tiết diện của cọc trong hàng cọc thứ ba F3=40*40 cm2.

3, Kiểm toán móng cọc bệ thấp theo các trạng thái giới hạn

a, Theo TTGH 1

- Đối với lực dọc trục


M

x

x

y

2m 2m


trong đó: Nmax: nội lực chịu ép lớn nhất của cọc ở ngoài cùng

: trọng lượng bản thân cọc

Ntt: sức chịu tải tính toán của cọc

- Đối với nội lực ngang trục:

trong đó: Hx: ngoại lực ngang tác dụng trên bệ

k: số cọc

Ptc: lực ngang tiêu chuẩn của một cọc

: tổng số hình chiếu trên trục ngang Ox của nội lực dọc trục trong các cọc.

m2: hệ số điều kiện làm việc (lấy theo bảng 3.11-146)

b, Theo TTGH 2

- Tính độ lún của bệ cọc dưới tác dụng của tải trọng ngoài, chỉ xét đến các tải trọng tĩnh tiêu chuẩn (do tĩnh tải sinh ra).

- Độ lún của cọc phải đảm bảo:

(cm)

- Độ chênh lệch về lún ở hai trụ cạnh nhau:

trong đó: L: chiều dài nhịp ngắn nhất gác lên trụ, m. Nếu L<25m thì lấy =25m

c, Theo TTGH 3

Kiểm toán nứt cho bệ và cọc dưới tác dụng của nội lực trong cọc và bệ.

3.7.THI CÔNG MÓNG CỌC

1, Thiết bị đóng cọc

- Có nhiều phương pháp hạ cọc: Lợi dụng công sinh ra do sự rơi của các vật nặng, có các loại: búa kéo tay, búa hơi nước, búa diesel; lợi dụng sự chấn động để phá hoại sức kháng của đất xung quanh cọc để cọc tự lún xuống do trọng lượng bản thân và các thiết bị đặt trên cọc, có loại búa chấn động; lợi dụng tốc độ cao của các tia nước phun ra từ những vòi



nhỏ để phá hoại sức kháng của đất, cọc sẽ tự lún xuống do trọng lượng bản than, gọi là hạ cọc bằng xói nước; dùng lực nén lớn nhất của các thiết bị để ép cọc vào trong đất; dùng máy tạo ra mô men xoắn cọc vào đất.

a, Búa đóng cọc

* Búa kéo tay

- Là loại búa đơn giản nhất.

- Là khối nặng hình trụ hay hình nón làm bằng sắt đúc trên đỉnh có tai là một vòn sắt để móc câu hay luồn dây cáp để năng búa lên.

- Trọng lượng của búa từ 1 -2T. Cọc lớn cần đóng sâu thì dùng búa nặng.

- Điều kiển búa tay bằng hai phương pháp: có thể dùng dây thừng hoặc cáp buộc vào tay búa kéo lên và buông tay ra, búa sẽ rơi. Hoặc có thể dùng móc câu tự động móc vào búa nâng lên hạ xuống do tay điều khiển gờ mốc.

- Loại búa tay hiệu suất thấp (3 -4 nhát, nhiều nhất cũng chỉ 10 -12 nhát/phút) vì động tác rất chậm nhưng cấu tạo đơn giản nên vẫn được dùng với cọc nhẹ và vừa.

* Búa hơi đơn động

- Vỏ búa nâng lên cao do hơi nước và rơi xuống nhờ sức nặng cuả bản thân nên số nhát đóng ít, so với búa hơi song động thì hiệu suất nhỏ hơn nhiều nhưng có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, tác dụng đảm bảo. Khoảng 30 nhát/phút.

* Búa hơi song động

- Vỏ ngoài của búa hơi song động (xilanh) cố định trên đầu cọc còn búa sẽ lên xuống tự do ở trong xilanh.

- Búa rơi xuống do trọng lượng bản thân và áp lực hơi nước tác dụng trên mặt pitong làm tăng năng lực xung kích và tăng tốc độ của búa có thể từ 100 – 300 nhát/phút.

* Búa diezel

- Búa diezel vừa là búa vừa là máy phát sinh động lực.

- Về căn bản có hai loại: loại cột dẫn và loại ống.

- Quá trình hoạt động: trước khi mở máy, kéo xilanh lên một độ cao nào đó, sau đó thả móc câu cho nó rơi xuống tự do; khi xi lanh rơi đến mức cuối cùng, cái núm ở bên ngoài xi lanh ấn vào tay quay bơm dầu, dầu sẽ được phun ra như hạt bụi vào trong buồng trống của xi lanh. Khi đó không khí trong xi lanh do bị ép chặt lại rất nhanh nên nónh lên làm cho hỗn hợp dầu mazut bị cháy nổ, năng lượng nổ lại tung xilanh lên cao sau đó do trọng lượng bản than xi lanh lại rơi xuống và đập vào đầu cọc.



- Loại búa này gọn, nhẹ, dễ vận chuyển nhưng năng lượng nhỏ chỉ đóng được cọc trung bình.

* Búa chấn động

- Tạo ra cho cọc một chuyển động dao động dọc trục làm cho bộ phận của đất rung chuyển khi đó lực ma sát của đất xung quanh than cọc bị phá hoại và cọc lún xuống do trọng lượng bản than và trọng lượng của búa.

* Búa thủy lực

- Loại búa này dựa vào sự chuyển động thủy lực của các loại dầu nhớt để tạo ra áp lực nâng búa và ép búa xuống.

b, Giá đóng cọc

- Giá đóng cọc dùng để treo cọc, treo búa và để khống chế phương hướng chuyển động của búa.

- Các bộ phận của giá gồm:

+ Cột dẫn dùng để không chế phương hướng chuyển động của búa.

+ Quả búa và thiết bị treo như pu-li, tời.

+ Giá đỡ: làm bằng các thanh ghép lại để đỡ cột dẫn và các thiết bị treo búa và cọc.

+ Đế giá đỡ: Dùng để đỡ các bộ phận trên, ở dưới có bánh xe để tiện di chuyển.

- Khi đóng cọc tùy thuộc vào loại búa mà chọn giá cho thích hợp. Búa nhỏ thì thiết kế giá theo địa hình, theo cấu tạo của cọc. Nếu búa lớn thì có giá đi kèm theo sẵn.

* Giá gỗ

- Thường dùng cho loại búa kéo tay. Thiết kế dựa vào trọng lượng cọc và búa.Thường làm theo kiểu tháo lắp được nhiều lần.

- Cọc dẫn làm bằng gỗ vuông, có thể bọc thêm thép để giảm ma sát với quả búa. Trên đầu cột dẫn có treo hai pu-li: 1 để treo búa, 1 để treo cọc.

- Chiều cao giá phía đóng cọc thường từ 6 -20m tùy theo chiều dài của cọc và chiều sâu hố móng.

* Giá gỗ kiểu long môn

- Là loại giá bằng gỗ có hình dạng chung như một khung cửa, có bốn đôi bánh xe sắt, có goong nhỏ chạy được trên xà ngang của giá, cột dẫn để cho búa và cọc tựa được treo vào xe goong này, xe goong di chuyển bằng tời kéo.



- Bề rộng của giá long môn nói chung tùy vào bề rộng của móng cọc. CHiều cao của giá cũng tùy thuộc vào chiều dài cọc và búa, thường không quá 20m.

- Đặc điểm của giá long môn là có thể di chuyển theo chiều dọc của cầu bao lấy các móng cọc, còn xe goong thì có thể chạy đi chạy lại trên xà ngang.

- Giá đóng cọc kiểu long môn đặc biệt tiện lợi cho việc thi công các móng cọc của mố trụ cầu ở bãi cạn hoặc chỗ nước nông.

* Giá thép

- Dùng cho búa mazut. Được chế tạo theo kiểu tháo lắp đi kèm với búa.

- Ưu điểm: nhẹ nhàng, dễ vận chuyển

- Cột dẫn của búa do hai thanh thép chữ u ở giữa có bản thép giằng với nhau. Cột dẫn do nhiều đốt ghép lại, vì vậy có thể điều chỉnh theo chiều cao yêu cầu. Các thanh của giá nối với nhau bằng bu lông, có ba pu-li để treo cọc và búa.

* Giá đóng cọc vạn năng

- Cấu tạo: Đế, bàn quay, giá đỡ.

- Đặc điểm của giá đóng cọc là có thể tự chạy trên ray, có thể quay 600 trên bình diện; cột dẫn có thể rút ngắn lại, kéo dài ra, có thể đặt nghiêng..

- Giá đóng cọc vạn năng làm cho những động tác chủ yếu của công tác đóng cọc như: di chuyển giá, treo cọc... đơn giản đi nhiều vì nó được cơ giới hóa. Công tác đóng cọc đạt hiệu quả cao, nhưng loại giá này yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật giá thành cao nên khi thi công với qui mô lớn mới hiệu quả về kinh tế.

* Giá đóng cọc kiểu cần trục

- Ở tay với của cần trục thêm một cột dẫn biến nó thành giá đóng cọc thì có thể tăng tốc độ đóng cọc. Cần trục thường điều kiển đơn giản, động tác nhanh gọn, cột dẫn lại có thể nghiêng tùy theo ý muốn, nên giá đõng cọc kiểu cần trục rất hay dùng để đóng cọc ở chỗ không có nước.

* Máy ép cọc

- Máy ép cọc là dùng lực nén lớn hơn sức chịu cực hạn của cọc để ấn cọc vào trong đất đến độ sâu cần thiết.

- Ưu điểm: không gây ra sự rung động ảnh hưởng đến các công trình xung quanh.

- Tuy nhiên khi ép cọc vùng đất xung quanh công trình có bị ảnh hưởng vì đất bị đùn trồi lên.

2, Sản xuất cọc



- Cọc có hai loại:

+ Cọc chế tạo sẵn: Sản xuất tại các xưởng chuyên nghiệp, các bãi dành riêng theo đúng yêu cầu thiết kế (hình dạng, kích thước... ).

+ Cọc đổ tại chỗ: sản xuất ngay tại vị trí thi công.

3, Vận chuyển cọc

- Trừ cọc bê tông đổ tại chỗ, còn lại các loại cọc đều được chế tạo tại hiện trường hoặc trong xưởng.

- Bãi đúc cọc phải làm bằng phẳng, đầm lèn kỹ để tránh nứt cọc.

- Khi vận chuyển cọc phải kê, treo đúng vị trí, vận chuyển nhệ nhàng, tránh va chạm mạnh.

4, Đóng cọc

- Khi thi công móng cọc thì công tác đóng cọc là một khâu rất quan trọng vì nó quyết định khả năng chịu lực của công trình sau này.

- Yêu cầu chủ yếu của công tác đóng cọc là hạ được cọ đúng độ sâu thiết kế, đúng vị trí.

a, Đóng cọc ở nơi không có nước mặt

* Đóng cọc trên mặt đất (đóng cọc trước khi đào hố móng) hình 3.19

- Ưu điểm: Giá búa di chuyển được dễ dàng, không cần hút nước trong thời gian đóng cọc, dễ định vị và đóng cọc đúng vị trí.

- Để đầu cọc ngập sâu vào trong đất phải có một đoạn cọc dẫn và trong trường hợp này búa phải có năng lượng lớn hơn trong trường hợp không có cọc dẫn.

* Đóng cọc sau khi đào hố móng (hình 3.20)

- Ở những nơi không có nước ngầm và hố móng rộng có thể đào hố móng xong mới đóng cọc, như vậy sẽ không phải dùng cọc dẫn và đào hố móng dễ hơn. Đối với các hố móng hẹp biện pháp này không có lợi vì khó thi công do giá búa khó di chuyển.

* Đóng cọc trên sàn tạm trong hố móng (hình 3.21)

- Tốn vật liệu làm sàn tạm. Nhưng có thể dùng khi không có búa lớn và không muốn dùng cọc dẫn vì hố móng sâu.

* Đóng cọc trên sàn di động (hình 3.22)


hình 3.19


- Sàn di động có thể dịch chuyển theo hố móng.

- Sàn làm bằng thép chữ I có thể tháo lắp được giá búa lại có thể di chuyển theo phương ngang, nên có thể đóng bất kỳ cọc nào đều tiện lợi.

- Phương pháp này dùng cho móng có chiều ngang nhỏ, chiều dài lớn.

b, Đóng cọc ở nơi có nước mặt

* Đóng cọc trên đảo đất (hình 3.22)

- Ở những nơi mực nước mặt không sâu, tốc độ nước nhỏ, để đóng cọc, người ta đắp một đảo đất cao hơn mực nước khoảng 0,5 -0,7m; trên đó lát tà vẹt và ray

cho giá búa di chuyển.

- Phương pháp này thi công đơn giản, rẻ tiền, đảm bảo an toàn nhưng không áp dụng ở nơi mực nước cao. Nếu tốc độ nước lớn thì phải gia cố bờ của đảo đất để tránh xói lở.

* Đóng cọc trên sàn tạm (hình 3.24)

- Khi mực nước < 5 -6m, xung quanh móng làm một sàn tạm đặt trên cọc gỗ, trên sàn tạm đặt cầu di động, trên cầu đặt giá búa có thể di chuyển ngang.

- Nếu có nhiều móng cọc cạnh nhau thì người ta dùng cầu tạm nối liền các sàn


Hinh 3.20 Hinh 3.21

Hinh 3.23

0,5-0,7m

Hình 3.22


tạm với nhau để vận chuyển cọc và giá búa từ móng này sang móng khác.

* Đóng cọc trên phao nổi

- Phương pháp này dùng ở những nơi mực nước lớn và sông có thông thuyền.

- Đóng cọc ở những nơi nước sâu thường dùng xà lan hoặc phà hoặc những phao lắp ghép.

- Để khắc phục hiện tượng phao chìm không đều phải bố trí đối trọng bằng cách chất vật nặng trên xe goong.

- Phương pháp nay làm cho giá búa có thể bị tròng trành khó đóng cọc đúng vị trí chính xác.

- Nếu hố móng không rộng quá thì đặt giá búa tên hai xà lan liên kết chặt với nhau. Phương pháp này năng suất cao hơn, phao ổn định và dễ định vị cọc.

c, Trình tự đóng cọc

- Căn cứ vào số lượng cọc, khoảng cách tương đối giữa các cọc và kích thước hố móng để bố trí cho thích hợp.

- Đóng cọc theo trình tự từng dãy, đi theo đường chữ chi phù hợp với những hố móng chữ nhật kích thước hai cạnh không chênh nhau nhiều. Nếu trong hố móng có các cọc đứng và cọ nghiêng nên đóng cọc đứng trước, cọc nghiêng sau.

- Đóng hướng tâm từ trong ra ngoài để tránh hiện tượng nén chặt đất ở giữa và và những cọc cuối cùng khó đóng đạt được độ sâu thiết kế.

- Đối với những móng cọc có chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều lần thì nên chia ra từng phân đoạn để đóng.


Hinh 3.24

1

1

1

Hinh 3.25

a, b,

c,


a, Kiểu xoáy ốc từ trong ra b, Kiểu theo thứ tự từng dãy

c, Kiểu phân đoạn

- Khi số cọc ít và khoảng cách giữa cọc >(4 -5)d, trình tự đóng cọc ít ảnh hưởng

đến đặc trưng biến dạng của đất giữa các cọc và trong trường hợp đó nên quyết định trình tự đóng cọc tùy theo sự thuận tiện cho thi công.

d, Hạ cọc bằng xói nước

- Lợi dụng dòng nước có áp lực cao phun ra từ vòi xói nước, xói lở đất ở xung quanh mũi cọc, giảm bớt sức cản của đất, nước đó lại theo chân cọc tràn lên mặt đất làm cho ma sát giảm, cọc chỉ cần thêm ít ngoại lực tác dụng là có thể lún xuống được. Phương pháp xói nước phải kết hợp với búa đóng.

- Nếu đất mềm thì xói đến khi cọc ngập từ 1 -1,5m thì đóng búa, nếu đất cứng thì kết hợp vừa xói vừa đóng.

- Phương pháp này thích hợp cho việc đóng cọc BTCT nặng xuống tầng đất cát, vì ma sát trong đất cát lớn, chỉ dùng búa không thể đóng được.

- Thiết bị cho phương pháp này làm máy bơm nước cao áp và vòi xói nước. Máy bơm có thể dùng loại pittong hoặc máy bơm ly tâm cao áp nhiều cấp. Động lực có thể dùng hơi nước, điện, mazut. Vòi xói có thể đặt tự do theo hai cạnh đối xứng của cọc hay liên kết chặt với đầu cọc. Có thể đặt ngay khi sản xuất cọc hoặc chỉ cần để đầu vòi vào mũi cọc, đoạn còn lại lắp sau để có thể rút lên sau khi hạ cọc.

e, Các hiện tượng bất thường có thể xảy ra khi đóng cọ và cách xử lý.

* Cọc nghiêng sang một bên

- Nguyên nhân: chân cọc lắp hoặc đẽo không đối xứng, hoặc chân cọc gặp phải đá mồ côi.

- Cách xử lý: Nếu cọc gỗ đóng chưa sâu thì bẩy lại cho thẳng, nếu sâu quá thì nhổ lên đóng lại; cọc BT thì bắt buộc phải nhỏ lên đóng lại.

* Cọc đang đóng thì tự nhiên lún xuống nhiều

- Nguyên nhân: Cọc đóng tới tầng đất mềm yếu, hoặc cọc gặp đá mồ coi mà bị gẫy.

- Xử lý: Đói chiếu với bản đồ địa chất và các cọc đóng trước để tìm nguyên nhân, nếu cọc gẫy nên nhổ lên để đóng lại.

* Cọc chưa đóng đến độ sâu thiết kế nhưng đóng không xuống nữa hoặc búa nẩy lên

- Nguyên nhân: Có thể gặp đá mồ côi hoặc tầng đá cứng, lúc đó có thể xem các cọc xung quanh đã đóng sâu bao nhiêu hoặc đối chiếu với bản đồ địa chất để tìm ra nguyên nhân và có biện pháp khắc phục phù hợp.



Chương 4

MÓNG GIẾNG CHÌM VÀ MÓNG CỌC ỐNG

4.1.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG GIẾNG CHÌM

- Với những công trình chịu lực rất lớn, các tầng đất tốt ở rất sâu, nếu dùng móng nông thì công tác đào đất khó khăn, nếu dùng móng cọc thì không đủ độ sâu để móng chắc nên phải dùng giếng chìm.

- Móng giếng chìm được thi công theo cách đào hết đất dưới chân giếng để nó tự lún xuống do trọng lượng bản thân. Trong quá trình đào móng, giếng chìm có tác dụng nhue một vòng vây để ngăng đất. Như vậy, giếng chìm vừa là một kết cấu thi công vừa là một bộ phận của móng (hình 4.1).

- Giếng chìm thích hợp cho những loại móng sâu từ 5 -20m, có giếng sâu tới 70m.

- Ưu điểm: Cáu tạo đơn giản, thi công không đòi hỏi nhiều máy móc, dụng cụ, có tiết diện lớn lại hạ được sâu nên có thể chịu được tải trọng lớn.

- Nhược điểm: tốc độ thi công chậm, khó cơ giới hóa khi thi công, khi đào đất hạ giếng mà gặp chướng ngại vật (đá tảng lớn...) sẽ gây khó khăn và kéo dài tiến độ thi công

4.2.GIẾNG CHÌM HƠI ÉP

Khi gặp điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp người ta thay móng giếng chìm bằng móng giếng chìm hơi ép. Nguyên tắc làm việc của nó là dùng khí nén vào buồng kín của giếng để nhờ sức ép của khí đó mà nước bị đẩy ra ngoài tạo điều kiện khô ráo để công nhân đào đất. Sơ đồ thi công Giếng chìm hơi ép như trên hình (4.1-1).

Sau khi hoàn thành công tác tạo mặt bằng thi công, lưỡi cắt bằng thép được lắp trực tiếp trên nền và đúng vị trí. Phần trong của lưỡi cắt được đổ đầy cát và công tác đổ bê tông khoang làm việc được thực hiện. Việc lắp đặt các thiết bị và đổ bê tông tường cho Giếng cùng với công tác đào đất được thực hiện đồng thời. Sau khi hoàn thành công việc thi công tường giếng, nắp Giếng (sàn trên) được xây dựng và phía trong khoang làm việc được bơm đầy bê tông. Khả năng chịu tải của đất đá trực tiếp dưới đáy của Giếng được khẳng định bằng thí nghiệm kiểm tra khả năng chịu tải bằng tấm nén, thực hiện trong lòng khoang.

* Ưu điểm:

- Vững chắc, chịu tải lớn


mong giêng chim

Hình 4.1


- Ít ảnh hưởng đến môi trường.

- Hiệu quả kinh tế cao.

- Thời gian thi công ngắn.

- Độ tin cậy cao.

* Nhược điểm:

- Việc thi công móng ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ của công nhân khi đào giếng trong điều kiện áp suất cao. Cần nghiên cứu để phát huy những ưu nhược điểm và hạn chế thấp nhất ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động, có thể chế tạo robot đạo trong giếng là hợp lý nhất, vừa hiệu quả vừa không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Nhận xét: Với những ưu khuyết điểm như trên, móng giếng chìm hơi ép phù hợp khi làm móng cho các công trình cầu lớn, các trụ tháp cầu dây văng, cầu treo dây văng nhịp lớn, đóng các mố neo cầu treo chịu lực nhổ lớn … Tuy nhiên cần khắc phục ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động như đã nêu.



Hình 4.1-1- Trình tự thi công móng giếng chìm hơi ép

4.3.CẤU TẠO MÓNG GIẾNG CHÌM

- Giếng chìm có thể làm bằng nhiều loại vật liệu như gỗ, thép, bêtong cốt thép...

Hiện nay thường dùng móng giếng chìm BTCT vì có thể chịu được tải trọng lớn và dễ chế tạo.

- Tùy theo cấu tạo của công trình bên trên mà giếng có hình dạng mặt bằng cho thích hợp. Cấu tạo mặt bằng nên làm đối xứng để cho giếng chìm xuống được

đều và cân bằng (hình 4.2).



Hình 4.2- Cấu tạo mặt bằng của giếng chìma, Giếng chìm tiết diện tròn b, Giếng chìm tiết diện hình chữ nhật

c, Giếng chìm tiết diện hình chữ nhật vát góc

- Giếng chìm tiết diện tròn có nhiều ưu điểm về mặt thi công: giếng dễ xuống đều, ít lệch lạc, lực ma sát của đất lên mặt ngoài của giếng giảm đi nhiều. Giếng chìm tiết diện tròn có đường kính có thể lên tới 20 -30m. Giếng chìm tiết diện tròn thường dùng dưới các trụ, mố chịu tải trọng lớn, cấu tạo mặt bằng của kết cấu bên trên có dạng giống như hình tròn hoặc vuông. Đối với những trụ, mố cầu bình thường kích thước bề rộng tiết diện tương đối nhỏ so với chiều dài thì dùng giếng tròn không hợp lý, nhưng có thể thay bằng những giếng đường kinhd nhỏ (hình 4.3a).

- Đối với trụ mố cầu thường dùng giếng chìm có tiết diện hình chữ nhật, hoặc chữ nhật có góc tròn (hình 4.2b,c), hay tiết diện hình bầu dục. Tỷ số hai cạnh của giếng chìm không nên lớn quá 3:1 vì nếu lớn quá khi hạ giếng dễ bị nghiêng và xuống lệch vị trí (thường nên làm từ 2,5:1 đến 1,5:1).

- Giếng hình chữ nhật chế tạo đơn giản nhưng khi hạ lại bị ma sát lớn, nên loại này thường dùng cho móng sâu từ 8 -10m. Khi giếng hạ sâu trên 15m nên dùng loại hình dạng chữ nhật vát góc tròn (tốt nhất là dạng bầu dục).

- Với giếng có kích thước lớn, thành giếng sẽ chịu tác dụng tác dụng áp lực ngang của đất cũng rất lớn, để giảm bớt nội lực cho thành giếng, người ta làm thêm những tường trong, nên tiết diệng ngang của giếng được chia thành từng ô, những ô đó được gọi là hố lấy đất vì đât sẽ được lấy qua các ô đó. Thường cạnh của ô lấy đất từ 2 -2,5m và không lớn quá 4 -5m để phù hợp với các dụng cụ đào đất.

- Để đảm bảo cho công trình bên trên nằm đúng vị trí (có xét đến sai lệch khi thi công) thì gờ giếng quy định không nhỏ hơn 40cm và không nhỏ hơn 1/50 chiều cao của giếng.

- Bề dầy của giếng của tường giếng tùy thuộc vào điều kiện trọng lượng của giếng phải lớn hơn lực ma sát của đất lên mặt bên của nó. Tường ngoài làm dầy từ 0,6 -1,5m, tường trong từ 0,4 -0,8m.


a, b, c,


- Hình dáng mặt ngoài của giếng theo chiều cao cùng tùy thuộc vào lực ma sát mà quyết định. Khi độ sâu hạ giếng từ 5 -10m, lực ma sát không lớn, thành giếng có thể làm thẳng đứng. Khi giếng phải đặt quá sâu, để giảm bớt lực ma sát, thành giếng có thể làm nghiêng hoặc có bậc, độ nghiêng không nên quá 1/100 (nghiêng quá sẽ kém ổn định).

- Đối với loại có bậc tốt nhất đốt dưới cùng phải có chiều cao tối thiểu từ 3 -4m, tổng số các bậc so với chiều cao của giếng cũng không nên lớn hơn 1/100.

- Những loại giếng mà có thành nghiêng hoặc có bậc làm cho tác dụng giữ chặt

của đất đối với giếng giảm, vì vậy sức chịu lực đúng và ngang đều giảm, đỗng thời chuyển vị ngang của đỉnh trụ có thể lớn.

- Phần dưới cùng của giếng là chân giếng. Độ nghiêng của mặt trong chân giếng so với mặt phẳng thẳng đứng từ 30 -450 (hình 4.3a)

- Mặt tựa của chân giếng lên đất gọi là bàn chân giếng, tùy thuộc vào độ chặt của các lớp đất đào mà làm rộng từ 0,1 - 0,3m (hình 4.3a) . Để tăng cường cho bàn chân giếng không bị vỡ trong quá trình thi công nên dùng các biện pháp khoan đục hoặc nổ mìn phá đá, chân giếng được tăng cường bằng thép góc hoặc thép chữ U (hình 4.3a,b). Khi hạ giếng sâu, chân giếng lại có thể làm nhọn và tăng cường bằng một vành thép (hình 4.3c). Chân tường trong của giếng chìm làm cao hơn chân tường ngoài ít nhất là 50cm (để tránh cho chân tường phía trong khi hạ giếng không bao giờ tựa lên đất làm cho giếng chịu lực theo một sơ đồ bất lợi).

- Để qua lại được giữa các hố lấy đất người ta làm các ô cửa trên thân tường trong.

Hình 4.3

- Phía trên chân giếng có những rãnh lõm sâu vào tường trong và tường ngoài khoảng 25 -30cm, bề rộng rãnh từ 80 -100mm, các rãnh lõm có tác dụng để cho lớp bê tông bít đáy giếng sau này bám chắc vào tường giếng.

- Sau khi hạ giếng đến độ sâu thiết kế người ta lấp các hố lấy đất bằng bê tông mác 100 -150, đồng thời để tiết kiệm thêm bê tông có thể đọn thêm đá hộc theo qui trình. Trước khi lấp hố lấy đất mà không thể hút hết nước được thì phải đổ bê tông bịt đáy sau đó lấp bằng


25-30

80-1

0080

-100

220

15-20

50

30-450 0

25-30

tuong trong

25-30

a, b, c,


bê tông thường; đối với những giếng thấp (hạ nông) thường lấp toàn bộ hố lấy đất; đối với giếng cao chỉ đổ một lớp bê tông bít đáy bằng bê tông mác 200 -250, phần còn lại để rỗng hoặc lấp cát.

- Để chống sự thấm của nước dưới đất qua thành giếng vào trong hố lấy đất, thì cát lấp lòng giếng được trộn với dầu mazut hoặc bitum.

- Trên cùng của giếng là nắp giếng, có tác dụng chịu toàn bộ tải trọng của công trình bên trên truyền xuống.

- Có thể làm giếng chìm đổ tại chỗ. Giếng chìm này dùng bê tông mác 150 -200. Giếng được đúc dần từng đoạn trong quá trình hạ giếng. Đoạn đầu tiên cao khoảng (0,8 -1)b( b: chiều rộng của tiết diện giếng). Các đoạn giếng tiếp theo cao từ 3 -5m. Giếng chìm đổ tại chỗ thi công chậm vì khi đúc mỗi đoạn giếng lại phải chờ cho nó đạt cường độ mới tiếp tục hạ.

4.4.THI CÔNG MÓNG GIẾNG CHÌM

Các bước thi công móng giếng chìm: đúc giếng, đào đất hạ giếng và lấp hố lấy đất.

* Đúc giếng:

- Nói chung trọng lượng của giếng chìm rất nặng, để tránh khó khăn khi vận chuyển giếng thường được đúc tại chỗ.

+ Ở những chỗ cạn, trước khi đứng giếng phải chuẩn bị một nền bằng phẳng và vứng chắc, ổn định. Nếu lớp đất trên mặt là lớp đất xấu cần phải đào bỏ đi, thay vào bằng một đệm cát đầm chặt.

+ Ở những nơi mức nước ngầm thấp, để giảm bớt độ sâu hạ giếng và tăng năng suất thi công có thể đào trước một hố móng đến độ sâu trên mức nước ngầm

khoảng 1m, đoạn giếng đầu tiên sẽ đúc trên đáy hố móng này. Nền để đúc giếng cần phải vứng chắc, chịu được áp lực 1,5 - 2kG/cm2, chú ý các nguyên nhân gây lún làm cho giếng nứt.

+ Ở những nơi có nước mặt thấp (khoảng 2m), để tạo một nền bằng phẳng, khô ráo có thể đổ bê tông đúc giếng, người ta đắp một đảo đất cát hoặc cát pha sét. Mái dốc đắp theo góc nghỉ tự nhiên của cát. Khi đắp đảo, mặt cắt thoát nước của sông bị thu hẹp, do đó tốc độ của nước tăng lên, nếu tốc độ của nước nhỏ thì không cần gia cố mái dốc.

Đảo đắp bằng cát nhỏ: 0,3m/s

Đảo đắp bằng cát to: 0,8m/s

Đảo đắp bằng cát sạn: 1,2m/s

Đảo đắp bằng cát sạn to: 1,5m/s



Nếu vượt quá các giá trị trên thì cần phải gia cố mái dốc bằng cách lát đá hộc, bó cành cây...Để tránh xói mòn có thể làm phía trước đảo một tường hướng dòng nước. Mặt trên của đảo phải làm cao hơn mức nước thi công ít nhất 0,5m. Mặt bằng phía trên của đảo nên làm rộng hơn bình diện của giếng một gờ ít nhất làm 2m để thuận tiện cho thi công.

+ Ở những nơi có mức nước mặt sâu hơn 2m (khoảng 5 -6m) nên đắp đảo đất trong vòng vây cọc ván gỗ. Cọc ván gỗ được đóng thành vòng vây kín, bên ngoài có cọc gỗ định vị. Cọc ván phải đóng sâu hơn từ 0,6 -0,9 chiều cao của đảo và không nhỏ hơn 2m. Để cọc ván không phải chịu thêm áp lực do trọng lượng giếng truyền lên, nên cho giếng đứng ngoài phạm vi lăng thể trượt của khối đất áp lên cọc ván.

+ Khi mực nước sâu từ 6 -12m, nên làm vòng vây tròn cọc ván thép, bên trong đắp đất. Cấu tạo của vòng vây cọc ván thép tròn không đòi hỏi phải làm khung chống và cột chống. Cọc ván thép đóng sâu hơn độ sâu xói lở của lòng sông, đồng thời cần kiểm tra theo sự ổn định của đất từ dưới đảo đẩy ra.

- Sau khi đã có nền bằng phẳng và vững chắc thì rải lên đó một lớp tà vẹt để làm móng cho ván khuôn đúc đoạn giếng đầu tiên.

+ Tà vẹt đặt cách nhau 0,5 -1m với yêu cầu làm cho áp lực tác dụng lên nền

1kG/cm2, các thanh tà vẹt ở dưới tường ngoài cần chôn xuống một nửa chiều cao của nó và chèn kỹ xung quanh bằng cát.

+ Ván khuôn đúc giếng thường bằng gỗ, bằng phẳng, nhẵn; hoặc nếu đúc nhiều giếng giống nhau có thể dùng ván khuôn thép kiểu trượt .

+ Đổ bê tông chú ý tránh biến dạng không đều của nền, tức là nên đổ bê tông toàn diện tích của giếng từng lớp một, không nên đổ từng bộ phận của tường.

+ Bê tông đúc giếng cần bảo dưỡng và đủ cường độ yêu cầu mới tháo ván khuôn.

+ Khi tháo tà vẹt cũng cần phải theo trình tự để tránh giếng bị nứt. Trình tự tháo tà vẹt: đầu tiên gỡ các tà vẹt dưới chân tường trong, tháo đối xứng từ giữa khẩu độ ra hai đầu, sau đó đến các tà vẹt trên hai cạnh ngắn (cũng từ giữa khẩu độ ra ngoài); sau cùng là các tà vẹt trên hai cạnh dài, đối với cạnh này bắt đầu cách một tháo một, sau đó tháo đối xứng với tà vẹt gối, tháo tà vẹt nào lại đệm bằng cát cho chặt; cuối cùng tháo 4 tà vẹt gối. Các tà vẹt gối thường bố trí với khoảng cách (0,6 - 0,7)A, (A: cạnh dài của đáy giếng(hình 4.4). Hình 4.4- Trình tự tháo tà vẹt

- Dùng cần trục có năng lực cẩu khoảng 6 -12T để đúc bêtong và đào đất.


3

3

2 21

0.7AA

B


* Đào đất hạ giếng:

- Để đào đất trong giếng nên dùng các dụng cụ đào ngầm: dùng gầu ngoạm đối với các loại đất cát hạt to, sỏi sạn; dùng máy xói kết hợp với máy hút bùn khí ép hoặc thủy lực đối với loại đất rời rạc, cát hạt nhỏ. Chỉ hút nước đào đất khi là loại đất ổn định, không bị xói theo dòng nước.

- Đào đất trong giếng cần đào xuống sâu đều trên tất cả diện tích đáy giếng, không được để mặt đất trong các hố lấy đất chênh nhau quá 0,5m. Đối với những tầng đất yếu không nên đào sâu hơn chân giếng, nhưng khi đất là loại đất dính kết thì có thể được những cũng không nên quá 0,5m.

- Với những loại đất cát nhỏ rời rạc hay đất bùn do áp lực của cột nước ở ngoài giếng cao hơn ở trong, để tránh ra hiện tượng đất đùn vào trong hố lấy đất thì bơm thêm nước vào trong giếng thường xuyên cho cao hơn mực nước bên ngoài từ 1,5 -2m.

- Khi hạ giếng nếu gặp những chướng ngại vật làm giếng không xuống được như: đấ tảng, thân cây, vật cứng lắng chìm từ lâu thì tùy vào điều kiện cụ thể mà có biện pháp xử lý thích hợp. Ví dụ: khi gặp những tảng đá không to lắm, có thể dùng biện pháp xói rồi kéo vào trong hố lấy đất để mang lên; khi gặp đá to thì phải phá bằng choong, đục hoặc đôi khi phải dùng thuôc nổ để phá dần...

- Khi hạ giếng cần thường xuyên theo dõi các đường trục của giếng để tránh bị nghiêng lệch hoặc chệch khỏi vị trí. Nếu gặp hiện tượng giếng bị treo (bị lực ma sát giữ chặt, không xuống được) thì có thể chất các vật nặng lên mặt giếng hoặc đúc các đoạn sau để tăng trọng lượng giếng. Để giảm lực ma sát thân giếng thường dùng phương pháp xói nước xung quanh thân giếng và chân giếng.

- Sau khi hạ giếng đến độ sâu thiết kế thì đổ bê tông bịt đáy giếng.

* Lấp hố lấy đất

- Nếu khi đào đất mà không hút nước thì khi lấp giếng phải đổ bằng bê tông dưới nước. Chiều dầy lớp bê tông dưới nước phải > 1,5 lần cạnh nhỏ nhất của hố lấy đất. Sau khi lớp bê tông dưới nước đã đủ độ cứng, tiến hành hút nước trong

giếng và tiếp tục đổ bê tông.

- Mặt trên của móng giếng chìm thường bố trí thấp hơn mặt nước trung bình khoảng 0,5m, cho nên muốn đổ bê tông bản nắp giếng cũng như bộ phận dưới của thân trụ phải làm một khung vây gỗ tạm để ngăn nước.

* Nếu độ sâu nước quá lớn ( > 15m) mà dùng phương pháp đắp đảo khó khăn và chắn diện tích thoát nước lớn, khi đó người ta dùng phương pháp giếng chìm chở nổi. Túc là: giếng được đúc ở trên bờ, sau đó thả xuống nước và kéo ra vị trí thi công, rồi neo giếng lại làm cho giếng chìm xuống từ từ. Tiếp tục đào đật và hạ giếng như bình thường.

* Để giữ cho giếng nổi người ta dùng các cách sau:



- Bịt giếng bằng một đáy tạm kín nước, chiều dài của tường ngoài được quyết định sao cho giếng ổn định và khi bị nghiêng nước không tràn vào. Trường hợp cần thiết có thể nối cao thêm thành giếng bằng một vòng vây gỗ hoặc thép, khi kéo tời tới vị trí xây dựng người ta hạ giếng xuống đáy sông bằng cách chất các vật nặng hoặc bơm nước vào trong giếng và nối cao tường giếng. Khi giếng đã tựa lên đất thì tháo đáy giếng. Phương pháp này không nên dùng khi đáy sông là loại đất yếu.

- Làm tường giếng rỗng bằng BTCT hoặc thép. Sau khi kéo giếng đến vị trí thi công thì hạ giếng xuống đấy sông bằng cách cho nước vào phần rỗng trong tường, sau đó đổ bê tông để thay nước.

- Bơm hơi ép vào các hố lấy đất đã được bịt kín bằng những mũ thép.

4.5.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG CỌC ỐNG

- Móng cọc ống khi thi công dùng nhiều loại máy móc có giới cho phép tăng nhanh tốc độ thi công, hạ giá thành và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao.

- Cọc ống là một loại cọc tiết diện lớn được chế tạo sẵn thành từng đoạn lắp ghép với nhau. Cọc ống thường đúc bằng BTCT có thành mỏng so với kích thước chung của cọc. Đường kính cọc có nhiều loại, thường từ 1 -2m. Do kết hợp giữa đóng (chấn đông) và xói nước, hút bùn nên cọc được hạ sâu tới 50m, đặc biệt có những công trình sâu đến hàng trăm mét.

- Độ sâu móng cọc tăng lên làm cho khả năng chịu lực của cọc rất lớn.

- Ưu điểm: Chịu được tải trọng lớn, tốc đọ thi công nhanh, đảm bảo chất lượng kỹ thuật, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, giá thành rẻ hơn so với các kết cấu móng khác, khối lượng bê tông giảm từ 20 -30% so với kết cấu giếng chìm.

- Nhược điểm: phương pháp thi công đòi hỏi máy móc, dung cụ và năng lượng điện nhiều, nên nếu thi công ít thì không kinh tế. Chỉ nên dùng khi số lượng cọc trên 10 ống, chiều dài cọc trên 10m.

4.6.CẤU TẠO CỦA CỌC ỐNG VÀ MÓNG CỌC ỐNG

1, Cấu tạo cọc ống BTCT

- Có thể dùng vỏ thép, bề dầy thành ống từ 10 -20mm, nhưng giá thành của cọc cao, cọc thép lại dễ bị gỉ, khó sửa chữa, bảo quản. Nên hiện nay thường dùng cọc BTCT.

- Cọc ống có nhiều loại đường kính: cọc nhỏ ( D < 0,6m), cọc vừa ( ), cọc đường kính lớn ( ).

- Cọc ống được chia thành từng đoạn ngắn từ 6 -12m để dễ đúc và vận chuyển, khi thi công ghép dần cho đủ chiều dài cọc. Bề dầy của thành ống rất mỏng chỉ từ 10 -16cm.

- Bê tông đúc cọc thường dùng M 300, cọc ống dự ứng lực dùng bê tông M 400.



- Chỗ nối ghép của cọc ống là chỗ yếu nhất vì bị ứng suất tập trung lớn. Để giảm số lượng mối nối cần kéo dài đoạn cọc lắp ghép. Nên đối với các công trình lớn thường dùng cọc ống dự ứng lực để tăng khả năng chống nứt.

- Thời gian nối cọc chiếm tỷ lệ lớn so với thời gian đóng vì vậy không nên chia các đoạn cọc quá ngắn. tuy nhiên chiều dài cọc lại bị khống chế bởi phương tiện vận chuyển và dụng cụ cẩu trục.

- Cốt thép trong cọc ống thường là CT5 có gờ hoặc loại 35 C hoặc loại thép tương đương. Có hai loại cốt thép chính là cốt thép dọc và cốt thép đai.

+ Cốt thép dọc dùng các loại thanh , bố trí giữa bề dầy của thành ống.

+ Cốt thép đai dùng các loại thanh CT3 cuốn xung quanh cốt thép dọc thành hình lò so. Cốt thép đai ở hai đầu đoạn cọc trong vòng 1m bố trí dày hơn với bước xoắn , ở giữa đặt thưa hơn .

- Để nối các đoạn ống với nhau, người ta dùng các kiểu như sau:

+ Nối ghép bằng bu lông. Dùng để nối dài cọc trong quá tình đóng. Kiểu này nối nhanh và tiện nhưng yêu càu chế tạo mặt bích chính xác.

+ Nối bằng hàn điện. Có ưu điểm nhanh nhưng kết cấu không chắc, khi hàn bê tông của thành ống bị ảnh hưởng không tốt.

+ Nối bằng cách hàn trực tiếp cốt thép với nhau. Phương pháp này đơn giản, sau khi hàn cốt thép phải đắp chỗ mối nối bằng bê tông đông cứng nhanh. Thời gian thi công lâu, khó đảm bảo cọc nối được thẳng tim.

- Chân cọc ống tùy thuộc đường kính của cọc và chất đấ mà chọn cấu tạo cho thích hợp. Có các kiểu cấu tạo chân cọc như sau:

+ Đối với cọc rỗng , chân cọc thường làm kín, làm bằng BTCT, bộ phận chân cọc được làm riêng, nối với đoạn dưới cũng bằng cấu tạo mặt bích bắt bu lông hoặc hàn điện. Khi đóng cọc bằng xói nước, chân cọc phải có một lỗ hở để đặt ống xói đường kính từ 70 -100mm.

+ Đối với cọc đường kính lớn, chân cọc thường làm bằng thép ngắn. Trường hợp chân cọc tựa lên tầng đá, để bảo vệ chân cọc trong quá trình khoan đá chân cọc làm bằng thép dài.

- Trong quá trình đóng cọc ống, cứ xuống sâu 3 -5m thì dừng lại để moi đất ra. Khi tới độ sâu thiết kế, moi hết đất ra và lấp bằng bêtong có mác từ 170 -200. Nếu theo yếu cầu cảu thiết kế không cần lấp bằng bê tông thì có thể thay bằng cát sỏi, ở những đoạn có mối nối nên đổ bê tông một đoạn dài ít nhất là 2m.

2, Cấu tạo móng cọc ống

Gồm hai bộ phận chính: bệ cọc và cọc



* Bệ cọc

- Có tác dụng liên kết các cọc thành một khối và truyền tải trọng bên trên xuống

cho cọc chịu.

- Hình dạng mặt bằng của bệ tùy thuộc vào kết cấu bên trên và số lượng cọc. Bệ cọc có thể làm kiểu chữ nhật, kiểu bầu dục, kiểu hình tròn hoặc có một đầu nhọn để rẽ nước.

- Bố trí cọc trong móng tùy thuộc vào số lượng cọc và hình thức bệ. Thường bố trí thành hàng theo ô chữ nhật hoặc hình hoa mai hoặc đường trong đồng tâm (hình 4.5).

Hình 4.5- Sơ đồ bố trí cọc trong móng

- Chiều dày của đáy bệ phải đảm bảo độ cứng để truyền tải trọng, thường từ 2 -3,5m. Bệ thường đúc bằng bê tông mác 200 -400.



- Khoảng cách các cọc bố trí sao cho mép hai cọc gần nhau không nhỏ quá 1m, khoảng cách từ mép cọc ống đến mép bệ với những cọc D < 2m không được nhỏ hơn 2,5cm.

* Liên kết đầu cọc với bệ và chân cọc với tầng đá

- Qui trình qui định, đầu cọc phải cắm sâu vào trong bệ từ 1,2m trở lên. Nếu đầu cọc nằm trong bêtong không đủ theo qui trình thì tối thiểu phải đảm bảo lớn hơn 15cm, ngoài ra các cốt thép của cọc phải thò ra bằng 20 lần đường kính của cốt thép có gờ hoặc 40 lần đường kính cốt thép trơn. Để tằng thêm khả năng chống uốn của đầu cọc người ta cong bố

trí thêm một khung cốt thép trong lòng rỗng của ống (hình 4.6).


> 1,

2m

25cm 1m


Hình 4.6

1. Khung cốt thép tăng cường 2. Cốt thép của cọc ống

3. Lưới thép đáy bệ 4. Cọc ống

- Khi dưới chân cọc là tầng đá, để tăng sức chịu tải của cọc và giữ ổn định cho móng thì khoan đá thành một lỗ và liên kết cọc với tầng đá. Để tăng cường khả năng chịu uốn cho tiết diện chân cọc ở đây cũng bố trí một khung cốt thép như đầu cọc (hình 4.7).

4.7.THI CÔNG MÓNG CỌC ỐNG

1, Đúc cọc

- Tùy theo cấu tạo của cọc, địa điểm của công trường mà quyết định phương pháp chế tạo.

+ Cọc ống đúc sẵn trong nhà máy bằng phương pháp ly tâm. Phương pháp này đúc cọc có đường kính tư 0,4 -2m, chiều dài một đoạn 4 -10m; đảm bảo chất lượng cao và giá thành rẻ hơn.

+ Đúc cọc ống tại công trường: nếu số lượng ít thường làm ván khuôn bằng gỗ, trường hợp thật nhiều cọc thì dùng ván khuôn thép để sử dụng nhiều lần. Khi đúc những cọc đường kính nhỏ thường đặt nằm ngang, đường kính cọc > 2m nên để thẳng đứng. Để đảm bảo cọc ổn định khi đúc cọc thẳng đứng nên làm chiều cao ống không quá 5 lần đường kính cọc.

- Để rút ngắn thời gian thi công của bê tông, sau khi đúc 4h có thể dùng hơi nước nóng để sấy, độ ẩm của không khí khi sấy không được nhỏ hơn 90% và

nhiệt độ không quá 800C.


Hình 4.7

1. Cọc ống 2. Khung cốt thép

3. Chân cọc bằng thép

4. Nền cứng


- Chỉ cho phép dỡ ván khuôn và vận chuyển cọc ống khi cọc ống đã đạt cường độ không nhỏ hơn 200kG/cm2. Đối với cọc ống dự ứng lực thì có thể vận chuyển cọc khi bê tông đã đạt 70% số hiệu thiết kế.

- Khi vận chuyển và treo cọc ống, đối với cọc có d = 0,4 -3m, coc thể móc treo hoặc kê ở hai điểm (hình 4.8); đối với cọc có d = 3 -5m thì khi vận chuyển và treo nên để đứng.

2, Hạ cọc ống

- Thường dùng búa chất động. Búa chấn đọng tạo ra cho cọc một chuyển động dao động dọc trục, do sự chuyển động dao động này mà làm cho bộ phận của đất cũng chấn động theo do đó lực ma sát của đất xung quanh thân cọc bị phá hoại và cọc sẽ lún dần xuống do trọng lượng bản thân và trọng lượng quả búa.

- Búa chấn động có hai loại:

+ Loại búa tần số cao: có tần số dao động 2500 dao động trong một phút, dùng đóng cọc thép.

+ Loại búa tần số dao động thấp: có tần số dao động 400 - 650 dao động trong 1 phút, dùng đóng cọc ống và cọc BTCT đặc.

- Búa chấn động gồm: có một động cơ điện xoay chiều, các trục quay có gắn vật nặng lệch tâm. Các vật lệch tâm được bố trí quay ngược hướng với nhau thì khi dao động các lực ngang bị triết tiêu, chỉ còn lại dao động thẳng đứng.

- Khi đóng cọc, búa chấn động được liên kết cứng với đầu cọc.

- Trước khi đóng cọc người ta nối cho cọc có một chiều dài cần thiết, chiều dài này tùy thuộc vào năng lực, chiều cao nâng của cần trục và khả năng chịu uốn của đoạn cọc ống.

Đánh dấu chiều dài của cọc để đánh giá quá trình lún của nó.

- Khi nối cọc, độ gẫy khúc của các đoạn ống nối phải đảm bảo không vượt quá 1,5L (mm), với L (m) là chiều dài tổng cộng các đoạn nối.

- Khi vận chuyển và nâng cọc ống từ vị trí nằm ngang chuyển thành vị trí thẳng đứng, cần chú ý đến chiều dài cho phép của cọc ống để ứng suất kéo trong bê tông không lớn quá cường độ chống nứt cho phép.

- Hạ cọc ống thường tùy theo đường kính của cọc và chất đất mà chọn loại búa.


L

0,207L 0,207L

Hình 4.8- Kê cọc ống khi vận chuyển


- Khi đào đất dưới chân cọc ống cần phải chú ý đảm bảo sự ổn định của vách hố đào.

- Để hạ cọc ống đúng vị trí cần phải có khung định hướng để cho cọc ống tựa, đồng thời có giá để cho búa chấn động tựa khi hạ cọc ống nghiêng. Số cọc bị sai lệch về vị trí so với thiết kế không được vượt quá 25% tổng số cọc trong móng. Khi đóng cọc qua khung định hướng, sai số về định vị các trục của khung ở mặt trên không được quá 0,025H, với H là độ sâu của nước ở chỗ đặt khung. Khung định vị đặt trên phao, phải đảm bảo sai số không quá -25mm.

3, Khoan đá

- Khi chân cọc tựa lên tầng đá để tăng sức chịu của cọc người ta thường thiết kế

chân cọc cắm sâu vào trong tầng đá. Để thực hiện điều này, trước tiên phải tạo lỗ trong tầng đá dưới chân cọc ống (thường dùng phương pháp khoan bằng búa xung kích).

- Thường khi khoan đá người ta bỏ vào lỗ khoan một số lượng đất sét nhất định. Lúc máy khoan hoạt động, những đất sét này bị nát ra lẫn với nước thành bùn, bùn đất sét có tác dụng giữ cho các mảnh đá bị vỡ lơ lửng trong dung dịch không bị dập nát tiếp ra thành bột, do đó nâng cao hiệu suất máy khoan hơn. Sau mối đợt khoan lại lấy bùn lẫn mạt đá trong cọc ra bằng thùng đấu.

- Trước khi khoan cần lấy hết đất trên mặt đá, sau đó thăm dò xem chân cọc ống có tiếp xúc chặt với tầng đá không. Nếu tiếp xúc với mặt lớp đá không khít cần phải có biện pháp nút lại để cho đất ở bên ngoài không theo nước xuống trôi vào trong cọc lúc khoan.

- Nếu mặt tầng đá lồi lõm ít hơn 20cm, thường bỏ một lớp đất sét nhão dính dầy từ 0,3 -0,5m, phía trên lớp đất sét bỏ một lớp đá cục đường kính 10 -20cm dày từ 0,2 -0,3m. Nếu mặt tầng đá lồi lõm > 20 cm, thì đổ một lớp bê tông dưới nước với chiều dày lớn hơn 1m, cường độ bê tông phái lớn hơn 100kG/cm2.

- Trước khi khoan đá, bỏ xuống chân cọc một lớp đất sét dình khoảng 0,2 -0,3m. Trong quá trình bắt đầu khoan lại bỏ thêm đất sét theo tính toán, cứ 0,5 -1m3 cho 1m2 diện tích đáy ống. Cứ sâu khoảng 0,3 -0,5m lại lấy bùn trong lỗ khoan ra.

- Khi khoan đạt đến độ sâu cần thiết, trước khi đổ bê tông phải rửa sạch lỗ khoan bằng vời xói nước, sau đó đặt khung cốt thép để liện kết chân cọc với tầng đá. Trong lỗ khoan thường có nước ở ngoài chảy theo chân cọc, vì vậy bêtong đổ vào lỗ khoan phải dùng phương pháp đổ bê tông dưới nước. Bê tông lấp lòng cọc ống các đoạn sau có thể đổ bình thường.

4.8.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

- Với cọc đường kính lớn, sâu không thể dùng biện pháp đóng, vì ống bị lực kháng rất lớn sẽ sinh ra rung động và đẩy trồi đất xung quanh. Biện pháp tốt nhất là dùng cọc khoan nhồi.



- Cọc khoan nhồi là loại cọc có tiết diện tròn được thi công bằng cách khoan tạo lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng BTCT.

- Các bước thi công cọc khoan nhồi:

Hình 4.9 - Sơ đồ các bước thi công cọc khoan nhồi

4.9.CÁC BƯỚC THI CÔNG CƠ BẢN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

1, Chuẩn bị

- Trước khi thi công cọc khoan nhồi nhất thiết phải chuẩn bị thu thập đầu đủ các tài liệu kỹ thuật về kết quả khảo sát đất nền, thiết kê, qui trình công nghệ, kết quả về quan trắc mực nước ngầm khu vực thi công.

- Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi công, xác định vị trí tim cọc, hệ trục của công trình, đường vào và vị trí đặt các thiết bị cơ sở và khu vực gia công cốt thép, kho và công trình phụ trợ.

- Chuẩn bị đầy đủ các loại máy móc, thiết bị,vât liệu thi công theo đúng yêu cầu.

2, Hạ ống vách

- Ống vách được dùng để bảo vệ thành hố lỗ khoan ở phần đầu cọc, tránh mọi hiện tượng sập lở đất bề mặt , đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công.

- Ống chống phải được đặt thẳng đứng, đúng vị trí. Ống chống có thể hạ bằng búa rung hoặc bằng máy khoan.



3, Khoan lỗ cọc

- Tùy vào địa chất nơi thi công mà quyết định biện pháp và dụng cụ đào lỗ cọc.

- Cọc khoan có thể làm đường kính từ và có khi đến . Cọc khoan có thể sâu 20m đến 50m đôi khi lên đến 80 hoặc 120m.

- Trong các loại đất sét pha, cát pha dẻo mềm, dẻo vừa hoặc các loại đất cát chặt vừa trở lên thành lỗ khoan có thể tự ổn định, thường dùng các loại khoan xoắn.

- Đối với các loại đất rời rạc khó đảm bảo ổn định của thành lỗ khoan, dùng phương pháp khoan trong vữa sét. Đổ đầy lỗ khoan bằng dung dịch vữa sét bentonit, vữa này có tác dụng tạo nên một áp lực nhất định chống lại sự chuyển vị của thành lỗ khoan, hạn chế sự lắng đọng của mùn khoan làm cho mũi khoan luôn tiếp xúc với đáy hố. Ngoài ra vữa sét còn ngấm vào thành hố khoan với chiều sâu khoảng 20cm, vữa sét sẽ liện kết các hạt đất lại làm cho nó ổn định hơn không bị tụt xuống.

- Bentonit được phun vào lỗ cọc khi khoan đạt độ sâu 4 -5m. Mực dung dịch khoan trong lỗ phải luôn cao hơn 1,25m so với độ cao mực nước ngầm bên ngoài hố khoan. Dung dịch bentonit trào ra ngoài có thể thu hồi, lọc để sử dụng lại.

- Mùn khoan và dung dich bentonit lẫn đất phải được vận chuyển ngay ra khỏi vị trí hố khoan để tránh àm ảnh hưởng đến chát lượng hố khoan.

- Dung dịch khoan có tỷ trọng 1,1 -1,2 có hàm lượng cát 2 -4%.

- Khi đào lỗ qua lớp đất cát có lẫn đá tảng phải dùng gầu ngoạm, khi đá tảng to phải dùng đầu búa nặng để phá như đối với cọc ống. Khi đào qua lớp cát rời rạc hoặc bùn lỏng thành lỗ khoan không tự ổn định thì phải có ống vách, đóng ống vách rồi đào đất. Khi khoan qua đất sét dính cứng hoặc dẻo cứng hoặc khi vét bùn đất ở chân cọc có thể dùng loại khoan thùng. khi khoan qua các lớp đá, tùy độ cứng của đá mà chọn các loại búa khoan.

4, Đặt lống thép


Hình 4.10 - Hạ ống vách dưới nước

Hình 4.11 - Mũi khoan


- Lồng cốt thép thường được gia công thành từng đoạn gọi là lồng thép, dùng cẩu để đặt vào trong lỗ khoan.

- Cần chú ý bố trí những miếng đệm bêtong định vị để cốt thép nằm đúng vị trí tránh cốt thep sát vào thành lỗ khoan hoặc lớp bảo hộ bêtong quá mỏng làm cốt thép nhanh bị gỉ, giảm tuổi thọ của cọc.

- Khi cốt thép quá dài có thể thả từng đoạn rồi tiếp tục nối dài trên miệng lỗ khoan bằng phương pháp hàn.

Hình 4.12 - Lồng thép

5, Đổ bêtong cọc

- Trước khi đổ bê tông cọc cần phải rửa chân cọc cho sạch mùn khoan và các mảnh đá vụn. Việc thổi rửa thực hiện bằng ống đổ bê tông kết hợp với ống dẫn khí nén

- Đổ bê tông cọc khoan khi trong lòng cọc khô ráo cần chú ý để bêtong không bị phân lớp, cần dùng ống hay vòi bơm thả gần sát mặt bêtong, không nên đổ bêtong rơi xuống cao quá 1m.

- Thường trong lòng cọc có nước ngầm chảy vào , khi đổ bê tong lòng cọc phải dùng phương pháp đổ bê tông dưới nước.

- Bê tông lấp lòng cọc phải nhuyễn, cốt liệu bê tông không nên dùng đá to quá 2cm, độ sụt không quá 20cm. Nếu dùng đá to và độ sụt lớn bêtong dễ bị phân lớp, xốp rỗng; cần thí nghiệm và theo dõi kỹ khi đổ bêtong.

Chương 5

TĂNG CƯỜNG NỀN


- Đất yếu là các loại đất có sức chịu tải kém, tính nén lún lớn.



Ví dụ : đất cát rời rạc (hệ số rỗng e > 0,7); đất dính ở trạng thái chảy dẻo hoặc chảy (độ sệt IL > 0,75); các loại đất bùn lẫn nhiều tạp chất hữu cơ (độ sệt IL > 1).

- Nếu đặt công trình trực tiếp lên nền đất yếu thì dễ bị mất ổn định hoặc lún lớn làm cho công trình bị nứt vỡ.

- Khi xây dụng móng trên nền đất yếu, có các biện pháp xử lý cho phù hợp. Có các biện pháp xử lý sau:

+ Các biện pháp xử lý cơ học: nhằm tăng độ chặt của đất bằng cách đầm nén, đóng các loại cọc rẻ tiền, thay đất, cọc cát, giếng cát, bấc thấm, bệ phản áp, gia tải trước, cố kết động( đầm chặt lớp mặt)…

+ Các biện pháp xử lý hóa học: nhằm tăng cường liên kết về kết cấu của hạt đất, tăng cường lực dính kết, làm giảm lượng nước trong đất bằng các loại hóa chất.

5.2.CÁC BIỆN PHÁP TĂNG CƯỜNG NỀN

1, Phương pháp dùng đệm cát (thay đất)

- Trường hợp đáy móng là một tầng đất yếu tải trọng cho phép quá nhỏ, để có thể chịu được lực cần đặt đáy móng sâu hơn, như vậy thi công khó khăn và giá thành công trình tăng cao. Với những công trình chịu tải trọng không lớn lắm hoặc không yêu cầu chặt chẽ biến dạng lún có thể dùng biện pháp thay đất.

- Phương pháp thay đất nghĩa là đào bỏ lớp đất xấu trên mặt với độ sâu tùy theo yếu cầu tính toán và thay vào bằng một lớp cát lẫn cuội sỏi đầm chặt. Lớp cát đệm sẽ làm cho ứng suất đáy móng phân bố rộng ra do đó giá trị nhỏ đi khi truyền xuống tầng đất xấu bên dưới.

- Để ứng suất lên tầng đất yếu không vượt quá tải trọng cho phép, bề dầy của tầng đệm cát phải thỏa mãn yêu cầu sau :

trong đó:



qH: ứng suất do trọng lượng bản thân đất ở độ sâu H

(kG/cm2)

k0: hệ số tính ứng suất pháp thẳng đứng của các điểm nằm dưới trọng tâm diện tích tải trọng.

p0: áp lực đáy móng

: trọng lượng thể tích của đất xấu

hm: độ sâu đặt móng

RH: cường độ tính toán của đất xấu ở độ sâu H

- Cách tính: Dự kiến hm, giả định ht tính được qH, RH, thay vào công thức xem có thỏa mãn không.

- Các mặt tính toán khác: tính lật, trượt, lún (tính như móng nông).

- Đệm cát thường đắp bằng các loại cát to, sạch thành từng lớp 15 -20cm, khi đầm cần tưới nước với độ ẩm hợp lý.

- Đệm cát thường không nên dùng ở chỗ nước ngầm lên xuống vì cát có thể bị cuốn trôi hoặc giảm độ chặt.

2, Phương pháp cọc cát

- Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát.

a, Nguyên lý và phương pháp thi công

+ Phương pháp cọc cát nghĩa là người ta dùng cọc gỗ hoặc một loại công cụ khác đóng vào trong đất yếu, sau đó nhổ cọc lên và lấp đầy bằng cát to hoặc vừa vào lỗ cọc làm thành cọc cát.

- Khi đóng xuống đất, tỷ lệ khe hở của đất sẽ giảm đi vì đất bị dồn ép lại, đồng thời cọc cát làm cho nước ở trong tầng nước chảy vào lỗ cọc sẽ làm đất rắn chắc lại.

- Hiện nay thường dùng phương pháp đóng cọc thép (thay cho cọc gỗ) xuống đất. Dùng ống thép có d = 20 -70cm đầu có mũ gỗ hoặc nắp đậy dùng búa đóng xuống, sau đó dùng



cần trục hoặc kích nhổ ống thép lên, mũ gỗ để ở lại trong đất hoặc nắp đấy mở ra, lỗ cọc hình thành. Trong quá trình nhổ ống thép lên sẽ lấp cát thông qua lòng ống.

- Ngoài dùng cát, người ta còn dùng vôi hoặc xi măng trộn cát đổ vào trong lỗ cọc, để lợi dụng tính hút nước của vôi và xi măng , hút một số nước ở trong đất, đồng thời bản thân cọc cát vì hút nước sẽ trương to lên, làm cho đất được rắn chắc hơn.

b, Tính cọc cát

- Mục đích làm cọc cát là để giảm bớt trị số của hệ số rỗng, nên phải quyết định giảm hệ số rỗng đến một giá trị nào đó.

- Gọi e là hệ số rỗng tự nhiên

etk là hệ số rỗng thiết kế sau khi làm cọc cát

Hệ số rỗng đã giảm:

- Tùy theo từng loại đất mà định ra etk

+ Đất có tính chất cát thì: etk = emax - Id (emax - emin)

+ Đất sét pha thì: etk =

với :

+ Đất cát pha sét thì: etk =

- Sau khi xác định được etk thì căn cứ vào diện tích của nền để xác định tổng diện tích mặt cắt của các cọc cát. Diện tích nền thường lấy lớn hơn diện tích đáy móng là

với : A : diện tích nền

F: tổng diện tích các cọc cát.

- Sau khi tính diện tích cần thiết của các cọc cát, căn cứ vào điều kiện thi công để chọn đường kính cọc cát (thường lấy d = 20 - 40cm), từ đó tính được số cọc cát phải làm.

- Khoảng cách các cọc nên lấy từ . Độ sâu của cọc cát phải bằng độ sâu của tầng chịu ép.

- Sau khi làm cọc cát xong trước khi xây móng nên rải một lớp cát cùng loại với cọc cát dày độ 20cm đê dễ thoát nước.

- Khoảng cách giữa các cọc cát được tính như sau:



trong đó:

: trọng lượng đơn vị tự nhiên của đất

: trọng lượng đơn vị cần đạt được sau khi đóng cọc (trọng lượng đơn vị thiết kế)

3, Dùng cọc tre

- Dùng các cọc bằng tre tươi hoặc cọc tràm, thẳng, cứng chắc, đóng ngập vào trong tầng đất yếu. Sau đó xây móng công trình trên nền cọc.

- Cần sử dụng cọc đủ dài để đóng qua tầng đất yếu xuống tầng đất phía dưới có sức chịu tải cao hơn, thường dùng cọc tre và cọc tràm có chiều dài từ 3-6m, có đường kinh từ 5-10m. Mật độ đóng cọc càng dày càng tốt, theo kinh nghiệm thường đóng 20-25 cọc cho 1m2.

4, Các phương pháp hóa học

a, Bơm vữa xi măng

* Điều kiện sử dụng của phương pháp này:

- Căn cứ vào độ lớn của các vết nứt và khe hở trong tầng đất, không được nhỏ hơn 0,15mm đến 0,25mm, nếu là đất cát thì đường kính hạt bé nhất không được nhỏ hơn 0,4mm.

- Lưu tốc của nước mạch phải dưới 100m/1 ngày đêm.

- Thành phần hóa học của nước phải không có tác dụng ăn hỏng xi măng.


http://vi.ketcau.wikia.com/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Thi_cong_ep_coc_tre_nha_Pho_Cho_Kham_Thien.jpg


* Phương pháp thi công

- Khoan lỗ trong nền, đặt các ống bơm vào trong lỗ và bơm vữa xi măng. Để vữa xi măng không tràn lên mặt đất thì phải bịt chặt khe hở giữa ống bơm và thành lỗ khoan.

- Nếu độ sâu bơm vữa lớn thì phải phân đoạn bơm từ dưới lên trên. Chiều cao mỗi đoạn không quá 4 -5m.

- Áp lực bơm vữa thường dùng từ 0,25 đén 0,5atm.

- Độ đặc của vữa xi măng tùy theo độ lớn của vết nứt hoặc độ lớn khe hở của đất mà định.

- Cường độ của nền sau khi xi măng đông cứng có thể đạt tới 10 -15kG/cm2.

b, Phương pháp silicat hóa

- Nếu khe hở của đất nhỏ không thể dùng phương pháp bơm vữa xi măng được, lúc đó có thể dùng phương pháp bơm chất hóa học để tăng cường nền đất.

- Chất hóa học thường dùng là keo thủy tinh (Na2O.nSiO2) và clorua canxi (CaCl2). Đầu tiên bơm keo thủy tinh vào trong nền đất, sau đó bơm dùng dịch CaCl2, hai chất hóa học này tiếp xúc với nhau phát sinh phản ứng hóa học tạo ra màng keo silicat có tính chất keo dĩnh các hạy đất lại với nhau.

- Ngoài phương pháp trên còn dùng phương pháp một dung dịch, nghĩa là trước khi bơm keo thủy tinh thì hòa lẫn cới dung dịch axit photphoric, sau đó mang hỗn hợp này bơm vào trong đất, sau vài giờ sẽ sinh ra keo silicat.

- Tầng đất sau khi được tăng cường bằng phương pháp silicat hóa, tính chất công trình của nó sẽ tốt lên rất nhiều.


bai_giang_9525

Documents