BÀI GIẢNG NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Trờng đại học Kiến trúc hà Nội
Bộ môn xây dựng công trình ngầm đô thị
Bài giảng
nền và móng
(chuyên ngành: xây dựng công trình ngầm đô thị)
NGời biên soạn: Nguyễn Đức nguôn
Hà Nội 6/2011
MC LC
trang
CHNG 1 TI LIU TNH TON V LA CHN GII PHP NN MểNG
6
1.1. Ti liu v a im xõy dng.
6
1.2. Ti liu v cụng trỡnh v ti trng.
6
1.3. Ti liu a k thut.
7
1.3.1. Phng phỏp khoan thm dũ:
7
1.3.2. Phng phỏp xuyờn:
9
1.3.3. Thớ nghim trong phũng xỏc nh ch tiờu c lý ca t
10
1.4. S liu kho sỏt a cht thu vn.
12
1.5. Mt s lu ý khi thu thp ti liu a k thut.
13
1.6. Nghiờn cu ti liu bỏo cỏo kho sỏt v ỏnh giỏ cỏc iu kin a cht
cụng trỡnh.
15
1

1.7. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng.
17
1.7.1. Lựa chọn giải pháp nền móng:
17
1.7.2. Lựa chọn độ sâu chôn móng:
18
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG
27
2.1. Phân loại và cấu tạo
22
2.1.1. Theo đặc điểm làm việc
22
2.1.2. Theo độ cứng
25
2.2. Xác định kích thước sơ bộ đáy móng
26
2.2.1 Móng đơn chữ nhật
26
2.2.2. Móng tròn
41
2.2.3. Móng vành khuyên
42
2.2.4. Móng hợp khối chữ nhật
46
2.2.5. Móng băng
51
2.2.6. Móng bè
56
2.3. Tính toán nền theo trạng thái giới hạn
57

2.3.1. Tính nền theo trạng thái giới hạn I
57
2.3.2. Tính nền theo trạng thái giới hạn II
65
2.4. Tính toán móng theo trạng thái giới hạn I
83
2.4.1. Móng đơn dưới cột
83
2.4.2. Móng hợp khối chữ nhật
94
2.4.3. Móng băng dưới tường
112
2.4.4. Móng băng một phương dưới hàng cột
115
2.4.5. Móng băng giao thoa dưới cột
132
2.4.6. Móng bè
132
CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
137
3.1. Các phương pháp xử lý nền
137
3.2. Tính toán xử lý nền bằng đệm cát
138
3.2.1. Xác định kích thước lớp đệm cát trên mặt bằng.
139
3.2.2. Tính toán nền đệm cát theo điều kiện ổn định.
139
3.2.3. Tính toán nền đệm cát theo điều kiện biến dạng.
139

3.2.4. Một số lưu ý khi sử dụng đệm cát xử lý nền đất yếu
153
3.3. Tính toán xử lý nền bằng cọc cát
154
3.3.1. Đặc điểm.
154
3.3.2. Tính toán xử lý nền bằng cọc cát.
154
3.3.3. Tính toán độ lún của nền xử lý bằng cọc cát
158
3.3.4. Một số lưu ý khi gia cố nền bằng cọc cát
158
3.4. Tính toán xử lý nền bằng giếng cát và bấc thấm
159
3.4.1. Tính toán xử lý nền bằng giếng cát
159
3.4.2. Tính toán xử lý nền bằng bấc thấm
162
3.4.3. Một số lưu ý khi sử dụng giếng cát và bấc thấm
168
2
3.5. Xử lý nền bằng một số loại cọc khác
168
3.5.1. Cọc đất - xi măng
168
3.5.2. Tính toán xử lý nền bằng cọc đất- xi măng.
168
3.5.3. Cọc đất vôi
171
3.5.4. Cọc tre, cừ tràm

171
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐÀI THẤP
179
4.1. Các loại cọc được sử dụng trong xây dựng
173
4.1.1. Cọc gỗ
173
4.1.2. Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn
173
4.1.3. Cọc nhồi
176
4.1.4. Cọc Barret
180
4.1.5. Cọc thép
181
4.1.6. Cọc ống thép nhồi bê tông
181
4.1.7. Cọc mở rộng chân
181
4.2. Tính toán móng cọc đài thấp theo trạng thái giới hạn
182
4.2.1. Nội dung tính toán
182
4.2.2. Trình tự tính toán
182
4.3. Chọn loại cọc
182
4.4. Độ sâu chôn đáy đài
183
4.5. Chọn chiều dài, tiết diện cọc

183
4.6. Xác định sức chịu tải của cọc
183
4.6.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu
183
4.6.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền của đất nền
186
4.6.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm thử tải cọc
203
4.7. Xác định sơ bộ số lượng và bố trí cọc trong đài
208
4.7.1. Yêu cầu bố trí cọc trong đài
208
4.7.2. Xác định sơ bộ số lượng cọc
209
4.8. Chọn sơ bộ chiều cao đài
210
4.9. Kiểm tra lực truyền lên cọc
210
4.10. Kiểm tra ổn định của móng cọc
211
4.10.1. Ổn định chống trượt
211
4.10.2. Ổn định của nền dưới mũi cọc
211
4.11. Kiểm tra điều kiện khống chế độ lún của móng cọc
212
4.11.1. Điều kiện kiểm tra
212
4.11.2. Tính độ lún của cọc đơn

212
4.11.3. Tính độ lún của nhóm cọc
213
4.11.4. Tính độ lún móng băng cọc
215
4.11.5. Tính độ lún móng bè cọc
216
4.12. Kiểm tra chiều cao đài
217
4.12.1. Điều kiện chọc thủng
217
3
4.12.2. Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt
218
4.13. Tính toán và bố trí cốt thép đài
221
4.14. Đặc điểm thiết kế móng cọc trong vùng có động đất
230
CHƯƠNG 5 ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN
218
5.1. Các loại áp lực ngang
233
5.2. Áp lực ngang tác động thường xuyên
233
5.2.1. Áp lực ngang của đất
233
5.2.2. Áp lực ngang của nước ngầm ổn định
238
5.2.3. Áp lực ngang từ công trình hiện có
238

5.3. Áp lực ngang tác động tạm thời
239
5.4. Áp lực ngang khi có động đất
242
5.5. Các loại tường chắn
249
5.6. Tính toán tường chắn
250
5.7. Một số biện pháp tăng khả năng ổn định và chịu lực của tường chắn
255
5.8. Tính toán tường mềm/cừ
260
5.8.1. Tính toán tường mềm/cừ công xôn
261
5.8.2. Tính toán tường có một thanh chống/ neo
267
5.8.3. Tính toán tường có nhiều thanh chống/ neo
274
5.8.4. Tính toán tường liên tục theo các giai đoạn thi công
277
5.9. Tính toán tường tầng hầm
289
CHƯƠNG 6 NEO ĐẤT
288
6.1.Khái niệm chung
294
6.2. Kết cấu neo đất
296
6.3. Tính toán neo đất
297

6.4.Tính toán neo khi có động đất
305
CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN MÓNG CỌC NHỒI CHỊU TẢI TRỌNG NGANG
304
7.1. Đặt vấn đề
7.2. tính toán cọc nhồi chịu tải trọng ngang
7.3. Tính toán cọc có thanh chống/neo
7.4. Tính toán tiết diện cọc
7.5. Tính toán tường chắn có trụ cọc khoan nhồi
7.6. Trường hợp có kể đến sự tạo vòm đất giữa các cọc
7.7. Trường hợp không xét sự tạo vòm của đất giữa các cọc
7.8. Tính toán một số chi tiết chỗng đỡ tạm thời vách hố đào sâu trong quá trình thi
công
CHƯƠNG 8. TÍNH TOÁN DẦM, MÓNG TRÊN NỀN ĐÀN HỒI 327
8.1. khái niệm chung
8.2. Tính toán dầm trên nền đàn hồi theo phương pháp nền biến dạng cục bộ
8.3. Dầm trên nền đàn hồi theo phương pháp zemôskin
8.4. Dầm trên nền đàn hồi theo phương pháp của Gs. Ximvuliđi.
8.5. Tính toán móng bản trên nền đàn hồi
TÀI LIỆU THAM KHẢO
339
4
Ch¬ng i
Tµi liÖu phôc vô tÝnh to¸n nÒn mãng
1.1. Tài liệu về địa điểm xây dựng.
Hiểu biết về địa điểm xây dựng là cần thiết khi tính toán nền móng, trong
đó cần đặc biệt lưu ý 3 vấn đề chính:
- Vị trí xây dựng công trình:
+ Nghiên cứu tài liệu lưu trữ: Tài liệu về động đất; bản đồ phân vùng địa
chất; tình hình xây dựng tại khu vực (tài liệu khảo sát địa chất, phương án xử lý

nền móng các công trình lân cận, các sự cố công trình tại khu vực).
+ Nghiên cứu hiện trường: Đặc điểm địa hình khu vực; các hố đào sâu hiện
có; các luồng lạch dẫn nước; nguồn nước ngầm có áp; khả năng vận chuyển đất
đá, khả năng đi lại và thao tác của máy móc thi công nền móng.
+ Đánh giá mức độ phức tạp của địa hình (mức độ uốn nếp, khả năng và
hướng trượt lở của các lớp đất đá): các vết lộ ven núi hoặc trên sườn dốc để có
các giải pháp chống trượt hữu hiệu.
- Các công trình lân cận:
Khoảng cách các công trình lân cận, các công trình ngầm hiện có trong khu vực
xây dựng (khả năng dỡ bỏ, giữ lại); tìm hiểu tài liệu, phương án xử lý nền móng
và trạng thái của các công trình lân cận (khả năng ảnh hưởng của công tác thi
công nền móng tới các công trình lân cận và công trình ngầm hiện có, cũng như
tải trọng phụ thêm từ các công trình lân cận đang khai thác; rút kinh nghiệm xử
lý nền móng).
- Cao độ tự nhiên và cao độ công trình thiết kế:
5
Cần phải xác định cao độ đào, đắp tôn nền liên quan đến tải trọng được dỡ bớt
hoặc bổ sung lên nền đất tại vị trí xây dựng. Xác định vị trí và cao độ các mốc
xây dựng.
1.2. Tài liệu về công trình và tải trọng.
Trước khi thiết kế nền móng cần nghiên cứu kỹ:
- Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu phần thân:
+ Mặt bằng công trình (các trục định vị cột, tường, các khung chịu lực,
tường chịu lực, tường ngăn, vị trí cầu thang, lõi cứng, độ sâu thang máy, thang
cuốn, các tầng hầm, tầng trệt)
+ Hệ kết cấu khung dầm, vật liệu sử dụng;
+ Cốt cao độ nền nhà, cốt san nền, cốt tự nhiên;
+ Các khe biến dạng, mức độ chênh lệch các tầng của khối nhà;
+ Độ lún tuyệt đối và độ lún lệch cho phép của công trình.
- Tải trọng công trình chuyền xuống móng:

+ Gồm các tải trọng đã xét và chưa xét đến trong quá trình giải khung kết
cấu bên trên, mức độ chênh lệch tải trọng giữa các khối nhà, phương án bố trí
khe lún cho công trình.
+ Cần nghiên cứu các tổ hợp tải trọng, hướng tác dụng của tải trọng để lựa
chọn tổ hợp nguy hiểm nhất phục vụ tính toán móng.
+ Cần tính đến các tải trọng từ công trình lân cận hiện có có ảnh hưởng
tương hỗ tới công trình, cũng như các tải trọng động từ các công trình giao
thông lân cận.
- Tài liệu tiêu chuẩn, quy chuẩn:
Trong tính toán thiết kế cần sử dụng các tài liệu tiêu chuẩn hiện hành về kết
cấu thép, bê tông cốt thép, tiêu chuẩn tải trọng và tác động và các tài liệu liên
quan khác
1.3. Tài liệu địa kỹ thuật.
Tài liệu địa kỹ thuật là cơ sở để thiết kế nền móng công trình. Tài liệu địa
kỹ thuật có được trên cơ sở khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và
nghiên cứu bản đồ phân vùng địa chất công trình, các tài liệu lưu trữ khác.
Nhiệm vụ khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn cần được tư vấn địa kỹ
thuật soạn thảo sau khi nghiên cứu kỹ tài liệu về công trình và tải trọng, tình
hình khu vực xây dựng. Nhiệm vụ khảo sát địa chất công trình cần được sự thoả
thuận thống nhất của chủ đầu tư và nên có ý kiến góp ý của cán bộ khảo sát địa
chất.
Để có tài liệu địa kỹ thuật phục vụ thiết kế nền móng công trình cần sử
dụng một số phương pháp chính sau: phương pháp khoan thăm dò, phương pháp
xuyên và thí nghiệm trong phòng xác định chỉ tiêu cơ lý của đất.
1.3.1. Phương pháp khoan thăm dò:
Để lấy mẫu nguyên dạng sử dụng các phương pháp hạ ống mẫu như sau:
đóng, ép, khoan, chấn động và xoay. Đường kính lỗ khoan ít nhất là 108mm -
trong sét - cát và 89mm - trong đá.
6
Khoảng cách lấy mẫu khi khoan thông thường là 2-3m/mẫu, nhưng mỗi lớp

đất phải lấy ít nhất 6 mẫu.
Ngoài khoan cần kết hợp thí nghiệm SPT, xuyên tĩnh và các thí nghiệm
hiện trường khác.
Vị trí và khoảng cách giữa các lố khoan: xác định tuỳ thuộc vào khuôn khổ
công trình, kết cấu công trình, mức độ nghiên cứu của chúng, phương pháp thi
công, tính phức tạp của điều kiện địa chất.
Vị trí lỗ khoan nên bố trí trong vùng có đặt các tải trọng tập trung lớn, bố trí
theo chu vi tường công trình, những chỗ giao nhau của các trục nơi tập trung các
tải trọng từ cột, thiết bị lớn, những vị trí gần với ao hồ, sông ngòi, thung lũng.
Mặt bằng vị trí bố trí lỗ khoan thể hiện trên hình.1.1.
Khoảng cách giữa các hố khoan đối với các công trình dân dụng công
nghiệp thông thường bố trí từ 10 đến 30m. Tại những vị trí phức tạp, thung lũng,
lạch nước, khu vực trượt lở nên bố trí hố khoan dày hơn, đối với các công trình
độc lập có diện tích mặt bằng nhỏ nên bố trí tối thiểu 03 hố khoan.
Đối với các công trình ngầm kéo dài (các đường hầm giao thông và bộ
hành, các gara dạng tuyến), các hố khoan được bố trí dọc trục và theo phương
vuông góc với trục của chúng, cách nhau 150 ÷ 200m (cho giai đoạn thiết kế kỹ
thuật) khi thế nằm của các lớp đất đều đặn. Khoảng cách các hố khoan là 100-
150m cho khu vực có các lớp đất uốn nếp, địa tầng khá phức tạp, nước ngầm
nằm cao hơn cao trình chôn móng và 60-100m cho khu vực địa tầng uốn nếp
phức tạp, có các hiện tượng địa vật lý phức tạp, mức nước ngầm nằm cao hơn
cao trình dự kiến chôn móng.
7
Hình 1.1 Sơ đồ vị trí lỗ khoan
Chiều sâu lỗ khoan: phụ thuộc vào chiều sâu vùng chịu nén. Để tiết kiệm
kinh phí tốt nhất tiến hành khoan một số lỗ khoan sâu. Các lỗ khoan còn lại chỉ
cần khoan tới đáy vùng chịu nén dưới móng công trình.
Chiều sâu vùng chịu nén phụ thuộc vào quy mô công trình, tải trọng, kích
thước mặt bằng.
Đối với công trình ngầm khi đặt sâu, lực ma sát giữa mặt bên công trình và

khối địa tầng tăng, mực nước ngầm cao khả năng đẩy nổi lớn, trong trường hợp
này, vùng chủ động tạo ra không phải do tải trọng phụ mà do dỡ tải khối địa
tầng. Trong tài liệu tiêu chuẩn không có những chỉ dẫn rõ ràng về vùng chủ
động này. Quy ước lấy bằng 1/2 chiều rộng công trình khi chiều sâu công trình
đến 50m, bằng 1/4 chiều rộng, khi chiều sâu móng công trình từ 50-100m.
8
Chiều sâu lỗ khoan thường sâu hơn đáy công trình ngầm 6÷10m hoặc
khoan sâu vào lớp bền nước 2÷ 3m.
Đối với kết cấu “tường trong đất” chiều sâu hỗ khoan các hỗ khoan trong
thực tế thường được kiến nghị lấy bằng (1,5-2,0)H +5m (H- chiều sâu móng
tầng hầm).
Khi xác định chiều sâu lỗ khoan, cần yêu cầu đơn vị khảo sát cung cấp cốt
cao độ lỗ khoan, thời gian khảo sát. Trong thực tế, sau khi khoan khảo sát cốt
cao độ khu vực xây dựng công trình đã bị thay đổi gây rất nhiều khó khăn trong
việc xác định tải trọng tác dụng lên móng công trình nếu không có số liệu này.
1.3.2. Phương pháp xuyên:
Để xác định chỉ tiêu độ bền và sức chống cắt của đất tại hiện trường thường
sử dụng phương pháp xuyên. Các phương pháp xuyên hiện dùng chủ yếu là
phương pháp xuyên tiêu chuẩn (SPT) và xuyên tĩnh (CPT).
- Phương pháp SPT: Thí nghiệm SPT được thực hiện bằng cách đóng đầu
xuyên ngập vào đất từ đáy lỗ khoan sau khi được làm sạch. Số lần đóng búa
đóng đầu xuyên ngập vào đất 30cm gọi là chỉ tiêu xuyên tiêu chuẩn ký hiệu là
N
30
. Các thiết bị sử dụng trong phương pháp SPT như sau:
Thiết bị khoan tạo lỗ: thông thường hỗ khoan được kết hợp với lỗ khoan
lấy mẫu thí nghiệm trong phòng, lỗ khoan có đường kính trong khoảng 55-
163mm; cần khoan thích hợp nhất cho thí nghiệm SPT là cần khoan có đường
kính ngoài 42mm, trọng lượng 5,7kg;
Đầu xuyên: là một ống thép có tổng chiều dài 810mm, gồm 3 phần: mũi,

thân đầu nối ren (hình.1.2). Trong đất cát hạt thô lẫn sỏi sạn hoặc đất cuội sỏi,
để tránh hỏng mũi xuyên nên dùng mũi xuyên đặc hình nón với góc đỉnh mũi
xuyên là 60
0
.
9
Hình 1.2 Cấu tạo đầu xuyên SPT
Bộ búa đóng bao gồm: quả tạ, bộ gắp búa và cần dẫn hướng, trọng lượng
bủa 63,5kg, độ cao rơi của búa 76± 2,5cm (hình.1.3).
Hình 1.3 Cấu tạo đầu búa đóng trong thí nghiệm SPT
Ví dụ kết quả thí nghiệm xuyên SPT thể hiện trên hình.1.4.
- Phương pháp CPT: thực hiện bằng cách ép cần xuyên và mũi xuyên có góc
nhọn 60
0
vào nền đất bằng lực tĩnh. Kết quả xuyên tĩnh nhận được giá trị sức
kháng mũi xuyên, ký hiệu là q
c
và sức kháng ma sát xung quanh f
c
.
10
Các số liệu nhận được từ kết quả xuyên sử dụng để xác định sức chịu tải
của cọc cho kết quả khá phù hợp với thực tế, do đó chúng được áp dụng phổ
biến trong thời gian gần đây, đặc biệt trong công tác thiết kế móng cọc.
Ví dụ kết quả thí nghiệm CPT thể hiện trên hình.1.5.
Ngoài các chỉ tiêu trên, sử dụng phương pháp này cũng có thể xác định chỉ
tiêu biến dạng ở độ sâu đến 20m. Trong đó, tính chất biến dạng của đất được xác
định trực tiếp trong lỗ khoan bằng cách hạ vào đó thiết bị chuyên dụng – thiết bị
đo áp lực và đo chuyển vị.
1.3.3. Thí nghiệm trong phòng xác định chỉ tiêu cơ lý của đất

Tính chất của đất quyết định công nghệ thi công móng, phương pháp đào
và đắp đất, loại gia cố tạm thời. Đặc điểm tính chất của đất cần thiết để xác định
giá trị tải trọng lên kết cấu móng, lựa chọn sơ đồ tính toán nền móng, xác định
các thông số gia cố tạm thời
Phương pháp thí nghiệm trong phòng là phương pháp chính để xác định độ
bền của đất cho từng dạng xây dựng. Cần dùng phương pháp này để xác định
ma sát trong và ma sát ngoài của đất, các chỉ tiêu vật lý và cơ học của đất,
phương pháp này cũng có thể xác định chỉ tiêu biến dạng khi nén cố kết.
Các chỉ tiêu vật lý: dung trọng của đất, độ ẩm (W, W
L
, W
P
). Các chỉ tiêu
cần được xác định là độ rỗng, hệ số rỗng, mức độ ẩm, chỉ số dẻo, độ sệt, giới
hạn nhão.
Các chỉ tiêu cơ học: gồm chỉ tiêu biến dạng (mô đun biến dạng, hệ số biến
dạng ngang – hệ số poisson, hệ số áp lực bên…) và chỉ tiêu độ bền (góc nội ma
sát, lực dính, giới hạn bền nén 1 trục…).
11
Hình 1.4. Hình trụ lỗ khoan và chỉ số SPT
12
Hình 1.5. Biểu đồ sức kháng xuyên trong trí nghiệm CPT
Ví dụ thể hiện các đặc trưng cơ lý của đất được phản ánh trong bảng tổng
hợp chỉ tiêu cơ lý của đất (xem bảng.1.1).
1.4. Số liệu khảo sát địa chất thuỷ văn.
- Có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế, thi công và khai thác công trình;
13
- Cần khảo sát trên diện rộng;
- Xác định trong hố khoan (có thể dùng hố khoan khảo sát địa chất).
Kết quả khảo sát địa chất thuỷ văn cần nhận được những số liệu sau đây:

- Nguồn nước ngầm: Từ những hang nước tự nhiên, các tầng đất chứa nước,
sông ngòi, ao hồ, nước mặt, đặc biệt là các nguồn nước có áp chảy vào phần
ngầm công trình nhờ tính thẩm thấu và các vết nứt của đất đá. Cần nhận được
chi tiết tất cả các tầng chứa nước, loại nước, thành phần của địa tầng, các điều
kiện thế nằm của mặt bão hoà, mật độ bão hoà, thành phần hoá học, các điều
kiện tiếp nhận, chuyển động, giảm tải của nước, các số liệu dự báo sự thay đổi
của chúng.
- Mực nước ngầm có thể được xác định qua giếng có sẵn hoặc đào mới, thông
qua các giếng này còn có thể xác định nhiệt độ, hướng và tốc độ dòng chảy.
- Các thông số địa chất thuỷ văn: bao gồm hệ số thấm, hệ số hút nước, thoát
nước, hệ số thoát nước đàn hồi, độ rỗng thoát nước, hệ số mao dẫn, hệ số chảy
rối, độ ngậm nước đơn vị, độ bão hoà không khí đơn vị. Xác định hệ số thấm (để
tính toán hạ mực nước ngầm) có thể theo bảng, theo công thức và thực nghiệm
trong phòng thí nghiệm và hiện trường, theo kết quả quan trắc lâu dài (mốc quan
trắc được bố trí trên mặt bằng từ đỉnh phân thuỷ đến các điểm dỡ tải – vị trí
thoát nước) theo tất cả các phân tố địa chất.
- Mẫu nước cần lấy trong từng lớp nước, trong mỗi vùng khảo sát lấy ít nhất 3
mẫu (phía trên, phía giữa và phía đáy lớp nước).
- Thành phần hoá học có hại nhiều đến vỏ công trình ngầm là H
2
SO
4
, HCL,
Na
2
SO
4
, MgSO
4
, FeSO

4
, muối amôniác NH
4
K, H
2
S…
Mực nước ngầm trong đất nâng cao do nước mặt hoặc áp lực nước ngầm,
nước thoát từ các nguồn và nước trong đất, nước chảy dò từ các tuyến ống dẫn
nước v.v. có thể gây nên sự đẩy nổi, làm ngập công trình ngầm, thay đổi độ sâu
đông kết, làm trương nở đất v.v.
Hoạt động của con người cũng làm ảnh hưởng xấu đến môi trường địa chất.
Có 4 dạng nhiễm bẩn nước ngầm: hoá học, sinh học, nhiệt và phóng xạ. Cần dự
báo tính nhiễm bẩn và tính xâm thực đối với kết cấu.
14
Mực nước ngầm có thể bị giảm do khai thác các nguồn nước mặt, xây
dựng các hệ thống giếng nước, hạ mực nước ngầm làm cho khối đất bị ép lún,
nền biến dạng do thoát nước.
1.5. Một số lưu ý khi thu thập tài liệu địa kỹ thuật.
Đối với tầng hầm nhà cao tầng hoặc công trình ngầm, do độ sâu hố móng
lớn có thể gặp hơi độc, khí độc ( mê tan CH
4
, khí các bô ních CO
2
, sun phua
hyđrô H
2
S).
Cần xác định loại khí ngầm, vị trí thoát ra và khối lượng khả dĩ để ngăn
ngừa khả năng cháy, nổ và tác động có hại lên con người và vật liệu.
15

Khi thiết kế tầng hầm nhà cao tầng và công trình ngầm, cần hiểu biết cả
điều kiện khí hậu của vùng đô thị đó. Nó có thể ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa
chọn hệ thống và các chỉ số thông gió nhân tạo của công trình ngầm, sự chiếu
16
Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất nền công
trình
sáng lối ra vào của xe và người đi bộ, hệ thống thoát nước, các phương pháp cấp
nhiệt cho từng khu vực ngầm.
Trong trường hợp cần thiết, để dự đoán sự tác động tương hỗ của kết cấu
ngầm với đất, có thể nghiên cứu thực nghiệm ở giai đoạn khảo sát địa chất công
trình.
Các lỗ khoan trong quá trình khảo sát bắt buộc phải loại trừ bằng cách chèn vữa
dọc lỗ khoan. Biên bản chèn vữa lỗ khoan, có chỉ dẫn phương pháp, được đưa
vào số liệu khảo sát.
Khi lỗ khoan nằm trong tiết diện hố đào sâu của công trình thiết kế hoặc lỗ
khoan nằm cách chu tuyến công trình một khoảng nhỏ hơn 10m, biên bản chèn
vữa và toạ độ lỗ khoan chuyển cho đơn vị thi công để thành lập đồ án thi công
trong vùng có lỗ khoan.
Ngoài những chỉ tiêu tính chất cơ lý của đất nêu trên, khi cần thiết xác định
tốc độ sóng dọc và ngang, các hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung và nhiệt riêng, giới
hạn độ bền chịu kéo, trương nở và áp lực trương nở tương đối của đất sét, các
tính chất từ biến, hệ số lực kháng đàn hồi, tính mài mòn và tính nhớt của đất.
1.6. Nghiên cứu tài liệu báo cáo khảo sát và đánh giá các điều kiện địa chất
công trình.
Trước khi thiết kế hoặc thi công công trình cần nghiên cứu kỹ tài liệu khảo
sát địa chất công trình và địa chất thuỷ văn. Trong đó cần lưu ý các vấn đề sau:
- Các điều kiện địa vật lý tự nhiên: điều kiện khí hậu, đặc điểm vùng lãnh thổ
chưa khai phá, các vùng giếng nước có ảnh hưởng đến thiết kế và thi công.
- Sự thay đổi các điều kiện tự nhiên: những thăm dò nghiên cứu trước đây, công
trình tồn tại, trạng thái biến dạng.

- Cấu trúc địa chất: Thứ tự phân lớp, cơ sở phân chia các yếu tố địa chất, đặc
tính của chúng; giới hạn thế nằm; mức độ nứt nẻ của đá; cao độ nước ngầm, vị
trí các lớp trong không gian, phễu castơ, đường trượt; cần đối chiếu kết quả thí
nghiệm trong phòng với hiện trường (vì việc phân chia theo độ chặt độ sệt chỉ là
quy ước không sát thực tế, các mặt cắt địa chất không phân chia thành các phần
tử địa chất, các vị trí phức tạp chưa được chú ý); cần phân tích điều kiện thế
nằm, góc phương vị và góc dốc của các lớp địa chất. Ví dụ:
17
+ Khi có nhiều lớp đá nghiêng: áp lực địa tầng khác nhau, không đối xứng,
cần xác định mặt phân lớp, độ nghiêng, nước ngầm chảy vào hố đào, nên mở
rộng diện tích thăm dò tạo điều kiện thiết kế tránh những vị trí này, khả năng
trượt lớp nọ lên lớp kia khi xây dựng kết cấu công trình.
+ Khu vực có những lớp đá thẳng đứng: nguy cơ sụt các lớp khi mở hầm là
rất lớn vì lực dính giữa các lớp yếu.
- Các điều kiện địa chất thuỷ văn: Cần liệt kê tỷ mỉ đặc tính của các mặt bão
hoà nước, dự báo lượng nước ngầm vào hố móng từ các khu vực xung quanh; cơ
sở thoát và hạ nước ngầm, các hiện tượng trương nở; đề xuất các biện pháp
chống thấm, thoát nước ngầm, tính xâm thực của nước ngầm và đất.
Khi nước ngầm có cần nghiên cứu khả năng xảy ra các hiện tượng xói
ngầm, cát chảy và chảy dẻo. Ví dụ:
+ Hiện tượng xói ngầm xảy ra trong các vùng đất rời rạc, cát các loại đặc
biệt là cát hạt nhỏ, mịn có dòng thấm. Xói ngầm làm đất xung quanh bị rỗng mất
khả năng chịu tải và dẫn đến sụt lở. Đối với sỏi, nếu hàm lượng hạt nhỏ dưới
20% dễ xảy ra xói ngầm
+ Hiện tượng cát chảy thường xảy ra trong cát đều hạt chịu áp lực thấm.
Đối với cát, hệ số không đồng nhất D
60
/D
10
<1 có độ dốc thuỷ lực lớn hơn độ

dốc giới hạn, khả năng xảy ra hiện tượng cát chảy là rất lớn. Đối với đất hạt nhỏ
bão hoà nước, trong đó có hàm lượng sét và hữu cơ làm cho đất có dung dịch
nhờn khi không có áp lực thuỷ động cũng có thể có hiện tượng cát chảy.
+ Hiện tượng chảy dẻo: Đối với đất sét có độ chênh lệch về ứng suất
chính thường phát sinh hiện tượng chảy dẻo, bung nền. Hệ số ổn định sau đây
nhỏ hơn 1 có thể mất ổn định:
K= 2c/(σ
1
-σ
3
)
- Các tính chất cơ lý của đất: Nghiên cứu trong phòng và hiện trường, nghiên
cứu chỉ tiêu để giải bài toán cụ thể, ví dụ: thành phần hạt dùng để xác định hệ số
thấm, suy luận về góc dốc tự nhiên, tính nén, chiều cao mao dẫn; các chỉ tiêu,
tính chất có thể thay đổi trong không gian và khả năng thay đổi khi xây dựng và
khai thác.
- Đánh giá tính chất xây dựng của đất theo từng lớp: Trên cơ sở thành phần và
tính chất cơ lý của đất cần phân tích, đánh giá tính chất xây dựng, khả năng chịu
lực cũng như tính chất nén lún của từng lớp đất, đồng thời tiến hành xem xét vị
18
trí các lớp đất đó trong địa tầng nền đất và chiều dày từng lớp phục vụ việc lựa
chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng.
Đánh giá trạng thái của đất.
- đối với đất dính, đánh giá trang thái theo độ sệt i
l
(xem bảng 1.4)
Bảng 1.4. Xác định trạng thái đất dính
đất sét, á sét (sét pha):
trạng thái cứng khi
trạng thái nửa cứng khi

trạng thái dẻo cứng khi
trạng thái dẻo mềm khi
trạng thái dẻo nhão khi
trạng thái chảy khi
đất á cát (cát pha):
trạng thái cứng khi
trạng thái dẻo khi
trạng thái chảy khi
I
l
< 0
0 ≤ I
l
≤ 0,25
0,25 <I
l
≤ 0,50
0,50 <I
l
≤ 0,75
0,75 < I
l
≤ 1,0
I
l
>1,0
I
l
< 0
0 ≤ I

l
≤ 1,0
I
l
>1,0
- đối với cát, đánh giá theo độ chặt, dựa vào hệ số rỗng e (bảng 1.5).
Bảng 1.5. Xác định trạng thái đất cát theo hệ số rỗng
loại đất cát độ chặt của đất cát
chặt chặt vừa xốp
sỏi, cát to và cát vừa
cát hạt nhỏ
cát bụi
e<0,55
e<0,60
e<0,60
0,55 ≤ e

≤ 0,70
0,60 ≤ e

≤ 0,75
0,60 ≤ e

≤ 0,80
e >0,70
e > 0,75
e >0,80
đánh giá độ chặt của cát theo hệ số rỗng e đôi khi gặp khó khăn do khó lấy mẫu
nguyên dạng đề thí nghiệm trong phòng. do đó có thể sử dụng hệ số độ chặt
tương đối d để đánh giá:

trạng thái của cát đánh giá theo hệ số độ chặt tương đối như sau:
d < 0,33 - cát xốp;
0,66 ≥ d ≥ 0,33 - cát chặt vừa;
d>0,66 - cát chặt
độ chặt tương đối d của cát ở thế nằm tự nhiên có thể xác định bằng xuyên động
(bảng 1.6 hoặc xuyên tĩnh bảng 1.7).
Bảng 1.6. Xác định trạng thái đất cát theo độ chặt tương đối
số lần nện n để ấn dụng cụ
lấy mẫu xuống chiều sâu
30cm
độ chặt tương đối d của
cát
trạng thái của cát
1-4
5-9
10-29
30-50
0,2
0,2< d < 0,33
0,33 ≤ d ≤ 0,66
0,66 < d < 1,0
rất xốp
xốp
chặt vừa
chặt
19
>50 d=1,0 rất chặt
Bảng 1.7. Xác định trạng thái đất cát theo sức kháng xuyên
cát trị số của sức kháng đơn vị
(kg/cm

2
) ứng với chiều sâu xuyên
(m)
trạng thái của cát
5 10
cát hạt to >150
150-100
>220
220-150
chặt
chặt vừa
cát hạt vừa >100
100-60
>150
150-90
chặt
chặt vừa
cát hạt nhỏ >60
60-30
>90
90-40
chặt
chặt vừa
Bảng 1.8. Xác định trạng thái đất cát theo số SPT
Đối với đất sét Đối với đất cát
Giá trị “n
30
” Trạng thái đất Giá trị “n
30
” Độ chặt tương

đối
Trạng thái đất
< 2
2-4
4-8
8-15
15-30
> 30
Rất mềm
Mềm
Dẻo mềm
Dẻo
Dẻo cứng
Cứng
< 4
4-10
10-30
30-50
> 50
<0,15
0,15-0,35
0,35-0,65
0,65-0,85
>0,85
Rất rời rạc
Rời rạc
Chặt vừa
Chặt
Rất chặt
Đất thuộc loại yếu khi hệ số rỗng lớn (đối với đất sét khi e>1,1, á sét khi e>1,0 và á cát khi

e>0,70), có hệ số nén lớn khi mô đun biến dạng e
0
<5000kpa và có trạng thái dẻo chảy khi
I
l
>0,75; chảy khi I
l
>1,0.
Cần đặc biệt lưu ý thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt của các lớp
đất trong phạm vi vùng tác động tương hỗ, ví dụ như hang động, castơ, trương
nở, lún sập trong quá trình thi công cũng như khai thác.
Cần nêu được các điểm đặc biệt của điều kiện địa chất: Các biên của khu
vực, vùng phát triển mạnh các hiện tượng địa vật lý, khả năng thay đổi chế độ
nước ngầm, tình hình nhiệt độ, hơi và khí độc, các quy luật phát triển và cách
mô tả chúng.
Một loại đất cùng tính chất như nhau có thể có thế nằm khác nhau trên
tuyến công trình kéo dài. Theo đặc điểm thành tạo có thể là đồng nhất nhưng các
tính chất của tầng đất yếu vẫn thay đổi theo chiều rộng (mặt bằng) và chiều sâu
20
(khi trọng lượng công trình có thể nhỏ hơn trọng lượng lớp đất, độ lún dưới
công trình có thể không có nhưng chính những lớp đất này xung quanh công
trình với áp lực tự nhiên đủ lớn có thể vẫn lún, nền đất vẫn võng xuống).
Quá trình thi công cần theo dõi sự phù hợp điều kiện địa chất thực tế (nhất
là mẫu đất và thành phần hạt) với điều kiện áp dụng trong thiết kế, khi cần thiết
có thể phải tiến hành khảo sát bổ sung.
Khi thiết kế và xây dựng các công trình quan trọng cũng như công trình
ngầm cần tính đến trạng thái động học của khu vực đô thị có ảnh hưởng nhiều
đến điều kiện địa chất công trình xây dựng.
Trạng thái động học được biểu thị bằng khả năng xuất hiện và tăng cường
độ các hiện tượng và quá trình địa vật lý không thuận lợi: trượt lở, các dòng

chảy, sự xói lở cũ và mới, sự phá hoại kiến tạo, động đất, các dòng thấm ngoài
những hiện tượng địa vật lý, cần lưu ý đến các quá trình và các hiện tượng địa
chất công trình gắn với xây dựng công trình nổi và công trình ngầm lân cận.
- Các kết luận: Tóm tắt những điều kiện đất có ảnh hưởng đến việc lựa chọn các
giải pháp thiết kế, thi công, những kiến nghị cần thiết.
1.7. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng.
1.7.1. Lựa chọn giải pháp nền móng:
Cơ sở chính để lựa chọn giải pháp nền móng là:
- Đặc điểm công trình và tải trọng tác động lên móng công trình.
- Tình hình phân lớp, chiều dày các lớp đất và tính chất từng lớp đất.
Trong thực tế xây dựng hiện nay móng công trình được chia làm 2 loại
chính: Móng nông và móng sâu.
Móng nông: Móng nông (trên nền thiên nhiên hoặc nhân tạo) thường được sử
dụng cho các công trình có tải trọng lên móng không lớn (ví dụ: nhà thấp hơn 7-
8 tầng) xây dựng trên các nền đất có các lớp đất tốt đủ dày nằm phía trên.
Móng nông có những loại cơ bản sau đây:
1. Móng đơn dưới cột hoặc tường kết hợp với hệ giằng móng;
2. Móng băng (thường bố trí giao nhau) dưới cột hoặc dưới tường;
3. Móng bản (có sườn hoặc không có sườn).
Lựa chọn móng nông trên nền đất yếu thường phải kết hợp với việc xử lý nền.
21
Móng sâu: Thường được sử dụng cho các công trình có tải trọng lên móng lớn
(thông thường nhà cao hơn 8 tầng) hoặc công trình chịu tải trọng ngang lớn và
lớp đất tốt nằm dưới sâu. Móng sâu sử dụng chủ yếu là móng cọc. Phụ thuộc vào
vật liệu, cọc có thể có các loại:
- Cọc gỗ.
- Cọc thép, cọc bê tông cốt thép (BTCT)
Phụ thuộc vào công nghệ thi công, cọc BTCT có thể được chia ra loại cọc
đúc sẵn (đóng, ép) và cọc đổ tại chỗ (cọc nhồi).
Trước khi lựa chọn giải pháp nền móng cần phải nghiên cứu toàn diện địa

điềm khu vực xây dựng, vị trí các hố khoan tương ứng với vị trí móng công
trình. Giải pháp nền móng được lựa chọn trên cơ sở cân nhắc từng vị trí hố
khoan, xác định chiều dày và hướng dốc của các lớp đất theo từng mặt cắt địa
chất.
Cần nhớ rằng mặt cắt địa chất trong tài liệu báo cáo khảo sát địa chất
thường được thể hiện bằng phương pháp nội suy. Do khoảng cách hố khoan
khảo sát thường cách nhau khá xa, tình hình phân lớp của nền đất nhiều khi khá
phức tạp nên việc xác định lớp đất và chiều dày của chúng tại vị trí đặt móng đòi
hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm và cân nhắc kỹ khi lựa chọn phương án
nền móng cho toàn bộ công trình.
Phương án nền móng lựa chọn phải đảm bảo tính kinh tế- kỹ thuật trên cơ
sở tình hình địa chất khu vực xây dựng công trình và an toàn cho công trình (cho
từng móng cũng như tính tương ứng giữa các móng của công trình).
Khi phân tích ưu nhược điểm của các giải pháp nền móng cần tính toán so
sánh các khía cạnh chính sau đây:
+ Tính hợp lý về mặt kỹ thuật của phương án chọn.
+ Khả năng và điều kiện thi công tương ứng với khu vực địa điểm xây
dựng.
+ Tiến độ thi công yêu cầu.
+ Mức độ kiên cố của công trình.
+ Tính kinh tế của phương án chọn.
Lưu ý rằng, việc lựa chọn hố khoan xấu nhất để quyết định giải pháp nền
móng và tính toán chung cho các móng chưa hẳn đã thiên về an toàn. Độ lún
22
lệch quá giới hạn giữa các móng có thể gây nên sự cố công trình, do đó từng
móng cần được tính toán theo từng vị trí cấu tạo địa chất và cân đối khả năng
chịu lực và biến dạng giữa các móng.
1.7.2. Lựa chọn độ sâu chôn móng:
Độ sâu chôn móng có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực của móng, ổn
định công trình và chi phí đầu tư.

Khi quyết định độ sâu chôn móng cần xét đến:
1. Điều kiện địa chất công trình và điều kiện địa chất thuỷ văn vùng xây
dựng;
2. Trị số và đặc trưng tải trọng tác dụng lên nền;
3. Đặc điểm nhà hoặc công trình;
4. Chiều sâu chôn móng của nhà hoặc công trình lân cận;
5. Các kết cấu móng đã sử dụng và các phương án thi công móng.
Độ sâu chôn móng các công trình nói chung không nên lấy nhỏ hơn 0,5m so với
cốt đất quy hoạch lân cận.
Đế móng công trình nói chung nên đặt sâu vào lớp đất chịu lực 10-50cm.
Độ sâu chôn móng trong mọi trường hợp không nên nhỏ hơn 1/15 chiều cao
công trình.
Khi xây dựng móng lân cận móng công trình hiện có không được đặt sâu
hơn và ngay sát móng hiện có trừ khi có biện pháp đảm bảo nền đất dưới móng
công trình hiện có ổn định.
Ví dụ: 1.1. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng
Giải pháp nền móng, ví dụ 1.1 (Hình 1.1)
- Đối với công trình có tải trọng vừa và nhỏ có thể sử dụng móng nông, độ sâu chôn móng có
thể hạ vào lớp đất số 2 hoặc tại vị trí LK1 có thể bổ sung lớp đệm. Lớp đệm nên hạ sâu tới lớp
23
Hình.1.1:
Lớp 1: đất yếu;
Lớp 2: đất tốt .
* Đất yếu, đất tốt trong các ví dụ chỉ
là tương đối, có tính chất định tính.
số 2. Trong trường hợp tải trọng từ công trình lớn tuỳ thuộc vào khả năng chịu lực của lớp đất
số 2 có thể sử dụng làm lớp đất chịu lực hoặc sử dụng móng cọc hạ vào lớp tốt hơn phía dưới.
Ví dụ: 1.2. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng
Giải pháp nền móng, ví dụ 1.2 (Hình 1.2)
- Đối với công trình có tải trọng nhỏ (ví dụ nhà 3 tầng trở xuống) đặt móng tại vị trí hố

khoan LK1 có thể sử dụng móng nông với độ sâu chôn móng tối thiểu kết hợp lớp đệm thay
lớp đất thực vật phía trên, đồng thời kiểm tra khả năng chịu lực lớp đất yếu số 2. Nếu đặt
móng tại vị trí LK3, do lớp đất tốt quá mỏng nên cần phải đào sâu hơn để thay bằng lớp đệm
cho đủ độ sâu chịu lực, độ sâu chôn móng nên lấy tối thiểu.
Ví dụ: 1.3. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng
Giải pháp nền móng, ví dụ 1.3 (Hình 1.3)
- Đối với công trình có tải trọng nhỏ có thể sử dụng móng nông kết hợp lớp đệm. Có thể
sử dụng cọc tre hoặc cừ tràm đóng xuống lớp đất nằm dưới lớp đệm. Trường hợp công
trình có tải trọng vừa (ví dụ nhà 4-7 tầng) có thể sử dụng móng giằng kết hợp gia cố
nền bằng cọc cát, cọc xi măng cát Trường hợp công trình có tải trọng lớn nên dùng
cọc BTCT hạ vào lớp tốt phía dưới.
-
Ví dụ: 1.4. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng

24
Hình 1.4:
Lớp 1, 3 : đất yếu ;
Lớp 2 : đất tốt.
Hình.1.2:
Lớp 1: đất tốt;
Lớp 2: đất yếu.
* Đất yếu, đất tốt trong các ví dụ chỉ là
tương đối, có tính chất định tính.
Đất yếu
Hình.1.3:
Lớp 1: đất yếu;
Lớp 2: đất yếu.
* Đất yếu, đất tốt trong các ví dụ chỉ là
tương đối, có tính chất định tính.
Đất yếu

Giải pháp nền móng, ví dụ 1.4 (Hình 1.4):
- Đối với công trình có tải trọng vừa và nhỏ có thể sử dụng móng nông kết hợp với lớp đệm
tới độ sâu lớp đất số 2. Móng nên đặt ở độ sâu tối thiểu để tận dụng chiều dày lớp đất chịu
lực. Trong trường hợp nhà nhiều tầng có tải trọng lớn cần khoan sâu hơn để xác định lớp đất
tốt chịu lực nằm ở phía dưới.
phía dưới.
Ví dụ: 1.5. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng

Giải pháp nền móng, ví dụ 1.5 (Hình 1.5):
- Đối với công trình có tải trọng vừa và nhỏ có thể sử dụng móng chôn sâu, cọc BTCT tiết
diện nhỏ, mũi cọc hạ vào lớp số 3. Đối với công trình có tải trọng lên móng lớn, có thể sử
dụng cọc BTCT có tiết diện lớn hạ vào lớp đất số 3 (tuỳ thuộc vào tính chất của lớp đất số 3)
hoặc lớp đất tốt hơn ở phía dưới.
phía dưới.
Ví dụ: 1.6. Lựa chọn giải pháp nền móng và độ sâu chôn móng

Giải pháp nền móng, ví dụ 1.6 (Hình 1.6):
- Đối với công trình có tải trọng vừa và nhỏ có thể sử dụng móng nông với độ sâu hạ móng tối
thiểu. Trong trường hợp này cần kiểm tra khả năng chịu lực của lớp đất đất số 3 và độ lún của
toán bộ công trình. Đối với công trình có tải trọng lớn lên móng, tốt nhất lựa phương án móng
cọc, chọn lớp đất tốt phía dưới để hạ mũi cọc.
25
Hình 1.5:
Lớp 1, 3 : đất tốt ;
Lớp 2 : đất yếu.
Hình 1.6:
Lớp 1, 2 : đất tốt ;
Lớp 3 : đất yếu.