Bài giảng nền và móng chương 3 đào nguyên vũ

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.1. Xử lý nền đất yếu bằng hệ thống
cọc tràm (cừ tràm)

3.1.1. Tính Chất Cơ Lý

 Đỉnh cừ tràm sử dụng trong nền công
trình tốt nhất nằm dưới mực nước ngầm
ổn định, thấp hơn khoảng 200mm.

 Đường kính phạm vi nén chặt:

D = md

Trong đó:

m: hệ số xét ảnh hưởng của đất yếu đối

với hiệu quả nén chặt; Đường kính phạm vi nén chặt

d: đường kính cừ tràm.

151

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.1. Xử lý nền đất yếu bằng hệ thống cọc tràm (cừ tràm)
3.1.1. Tính Chất Cơ Lý

Tên đất Á sét và sét

Trạng Dẻo cứng Dẻo mềm Dẻo chảy Chaûy
thaùi IL >1
IL = 0.25 ÷ 0.5 IL = 0.5 ÷ 0.75 IL = 0.75 ÷ 1

m 3 2.4 2.15 2

Hệ số m

3.1.2. Tính Toán Cừ Tràm

1. Xác định số lượng cừ tràm (mật độ cừ tràm trên một đơn
vị diện tích)

152

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

1. Xác định số lượng cừ tràm (mật độ cừ tràm trên một đơn
vị diện tích)

Trong vấn đề này xét đất yếu khi nén chặt lại thì hệ số rỗng
thiên nhiên eo  eyc.

Mặt cắt đứng của mẫu đất thí nghieäm 153

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

1.Xác định số lượng cừ tràm (mật độ cừ tràm trên một đơn
vị diện tích)

 Độ lún mẫu đất,

S  e0 e yc h  e0 e yc *1m
1e0 1e0

 Thay 1 đơn vị diện tích ứng với (S*1m) có thể dùng một số
lượng cừ tràm, n.

S *1m  d 2 n

4

 = 2 ÷ 3: hệ số xét đến khoảng trống giữa các cừ tràm.

Cân bằng 2 phương trình trên, 40000(e0  eyc )

 n  d 2 (1  e0 ) 154

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

1.Xác định số lượng cừ tràm (mật độ cừ tràm trên một đơn
vị diện tích)

Khi bố trí đóng cừ tràm theo lưới tam giác đều, khoảng cách
giữa các tim cừ tràm được xác định theo công thức sau:

Ld 1  e0

2 3(e0  eyc )

Xaùc định khoảng cách các cừ tràm

Theo kinh nghiệm thực tế: đối với đất yếu ở trạng thái dẻo
chảy đến chảy, bố trí cừ tràm theo lưới ô vuông thì L = (3÷4)d.

155

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

2.Xác định hệ số rỗng yêu cầu, eyc
Điều kiện: S ≤ [S]

e0  e yc H a  [S ]
1e0
e yc  e0  [S ] (1e 0)

Ha

Trong đó:
[S]: độ lún cho phép.
Ha: phạm vi chịu nén.
 Đất yếu dẻo mềm: bố trí 16 cây/1m2.
 Đất yếu dẻo chảy: bố trí 25 cây/1m2.
 Đất yếu chảy: bố trí 36 cây/1m2.

156

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3. Xác định khả năng chịu tải của cừ tràm
q = AR + Ffs
Trong đó:
A: diện tích tiết diện ngang của cừ tràm.
R: khả năng chịu tải tự nhiên của đất nền dưới mũi (chân) cừ
tràm.
F: diện tích nén chặt xung quanh cừ tràm.
fs: lực ma sát bên giữa cừ tràm và đất nền.

f s  tg 2 (450   ) ztg

2

z: ứng suất tác dụng tại độ sâu z.
: góc ma sát trong của đất xung quanh cừ tràm.

157

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2. ĐỆM CÁT
3.2.1. Phạm Vi Áp Dụng
 Sử dụng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bảo
hòa nước và có chiều dày nhỏ hơn 3m.
 Đệm cát thường làm bằng cát hạt to, cát hạt trung hoặc pha
hai loại đó với nhau.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng đệm cát có những tác dụng
chủ yếu sau đây:
 Đóng vai trò như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được
tải trọng của công trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất
thiên nhiên bên dưới.
 Giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đều của công trình,
đồng thời làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất.

158

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2. ĐỆM CÁT

3.2.1. Phạm Vi Áp Dụng

 Làm tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi có tải

trọng ngang tác dụng (vì cát trong lớp đệm sau khi được đầm
chặt sẽ có lực ma sát lớn và có khả năng chống trượt).

 Kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ được giảm bớt,
vì áp lực tính toán của đất nền tăng lên.

Trong những trường hợp sau thì không nên sử dụng lớp đệm
cát:

 Lớp đất yếu có chiều dày lớn hơn 3m thì khối lượng đào đất
hoặc nạo vét sẽ tăng lên.

 Mực nước ngầm cao và có áp thì cát trong lớp đệm có khả
năng di động, gây ra độ lún phụ thêm dưới móng công trình.

159

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2. ĐỆM CÁT

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

(dựa vào khả năng chịu tải của nền đất yếu hay dựa vào
biểu đồ phân bố ứng suất dưới nền đất)

 Việc xác định kích thước lớp đệm cát một cách chính xác là
một bài toán phức tạp vì đệm cát và lớp đất yếu có tính chất

hoàn toàn khác nhau.

 Vì vậy, với mức độ thực tế cho phép, có thể xem lớp đệm cát
như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng
tuyến tính.

 Để đảm bảo cho lớp đệm cát ổn định và biến dạng trong giới
hạn cho phép, thì phải đảm bảo điều kieän:

1 + 2 ≤ Rsstc

160

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

Sơ đồ tính toán đệm cát 161

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

Trong đó:
• 1: ứng suất thẳng đứng do trọng lượng bản thân của đất trên
code đáy móng và của đệm cát tác dụng trên mặt lớp đất yếu,

1 = *Df + đ*hđ
 và đ: dung trọng của đất và của lớp đệm cát.
• Df và hđ: chiều sâu đặt móng và chiều dày lớp đệm cát.
• 2: ứng suất do công trình gây nên, truyền trên mặt lớp đất
yếu, dưới đáy đệm cát.

2 = Ko*(otc - *Df)
• Ko: hệ số (tra bảng) xét đến sự thay đổi ứng suất theo chiều
sâu, phụ thuộc vào m = 2z/b và n = a/b.
z: chiều sâu kể từ đáy móng đến điểm đang xét ứng suất.

162

Chương 3

NEÀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát
a: chiều dài đáy móng.
b: chiều rộng đáy móng.
otc: ứng suất tiêu chuẩn trung bình dưới đáy móng.
 Áp lực tiêu chuẩn ở trên mặt lớp đất yếu, dưới đáy lớp đệm
cát được xác định theo công thức sau:

Rsstc  m1m 2 (Ab c II  Bhss II*  DcII )

k tc

bc: chiều rộng móng quy ước, được xác định như sau:

• Đối với móng băng:

 N otc

bc 

2 *a

163

Chương 3

NEÀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát
• Đối với móng chữ nhật:

2

bc    Fc  
  ab

2

 N otc

Fc 

2
II: dung trọng trung bình của lớp đất yếu ở dưới đáy đệm cát.

II*: dung trọng trung bình của đất từ đáy đệm cát trở lên.
cII: lực dính của đất nền ở dưới đáy đệm caùt.

164

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

hss: chiều cao móng quy ước; hss = Df + hđ

 Để đơn giản trong tính toán, chiều dày lớp đệm cát, hđ có thể
xác định theo công thức gần đúng sau:

hñ = K*b

Trong đó:

K: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b và R1/R2 .

R1: cường độ tính toán lớp đệm cát, có thể xác định bằng thí
nghiệm nén tónh tại hiện trường.

R2: cường độ tính toán của lớp đất yếu nằm dưới lớp đệm cát,
có thể xác định bằng thí nghiệm nén tónh tại hiện trường hoặc

tính toán theo c, .

165

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

Biểu đồ xác định hệ số K 166

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.2. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát

 Chiều rộng đáy đệm cát xác định theo công thức:
bđ = b + 2*hđ*tg

Theo kinh nghiệm thiết kế, để đảm bảo được yêu cầu về ổn
định, thì góc truyền lực,  thường lấy bằng góc ma sát trong
của cát ( = đ) hoặc có thể lấy trong giới hạn,  = 300 ÷ 450.
 Độ lún, S dưới móng công trình được xác định theo công thức:

S = S1 + S2 ≤ Sgh
Trong đó:

S1: độ lún của lớp đệm cát.
S2: độ lún của các lớp đất nằm dưới lớp đệm cát.
Sgh: độ lún giới hạn.

167

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.3. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Cát
(dựa vào vùng biến dạng dẻo)

Sơ đồ tính toán đệm cát dựa vào vùng biến dạng dẻo 168

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.4. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Đất
Việc tính toán tương tự bài toán đệm cát, nhưng có vài lưu ý.
 Đối với nhà ít tầng có tải trọng trên móng băng dưới 15T/m
và tải trọng trên móng đơn dưới 60T, chiều dày đệm đất xác
định theo công thức,

hđ  p  ps b
ps

Trong đó:
p: áp lực trung bình trên đất tại đáy móng.
ps: áp lực ban đầu của đất nằm tiếp giáp đệm đất.
b: chiều rộng móng.

169

Chương 3

NỀN NHÂN TẠO

3.2.4. Xác Định Kích Thước Lớp Đệm Đất

 Kích thước lớp đệm đất xác định theo công thức,

bñ = b(1 + 2ks)
= a + 2bks

Trong đó:

a, b: chiều dài, chiều rộng móng cần gia cố đệm đất.

ks: hệ số, xét đến đặc tính phân bố biến dạng ngang trong neàn.

Áp lực trung bình, p(kG/cm2) Hệ số ks

1.5  2 0.3

2.5  3 0.35

3.5  4 0.4

Hệ số, ks 170