Thiết kế khảo sát địa chất công trình khu trung cư phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật lập bản vẽ thi công

Nguyễn Hồi Thu

Thiết kế khảo sát địa chất cơng trình khu
trung cư phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuậtlập bản vẽ thi công

1


Nguyễn Hoài Thu
MỞ ĐẦU
Trường Đại học Mỏ - Điạ chất Hà Nội là trung tâm đào tạo ra những kỹ sư
chuyên nghiên cứu về trái đất ngành Địa chất công trình - Địa kỹ thuật, nhằm đi
sâu nghiên cứu đặc tính cơ học của đất đá nhằm đảm bảo tồn tại cho các loại
cơng trình liên quan đến vỏ trái đất để phục vụ nhu cầu phát triển của xã hội.
Hàng năm trường đại học Mỏ Địa Chất không ngừng đào tạo ra những kỹ sư
ĐCCT - ĐKT. Qua gần 5 năm học tập ở trường với những môn học cơ sở đến
nay chúng em đã được học môn học “ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CHUN
MƠN”. Đây là mơn học tổng hợp nó liên quan đến hầu hết những mơn đã học,
hệ thống hóa các cơng tác nghiên cứu cụ thể cho từng loại cơng trình, từng giai
đoạn cụ thể. Nó là mơn học mang tính chun mơn, là cơ sở để làm tài liệu địa
chất cơng trình, là cơng việc chính của kỹ sư ĐCCT khi đi làm việc, vì vậy để
đảm bảo chất lượng sinh viên củng cố lý thuyết, nhanh chóng áp dung thực tế.
Bộ mơn địa chất cơng trình đã có kế hoạch cho chúng em học mơn đia chất cơng
trình chun mơn kết hợp với việc làm đồ án môn học với đề tài: “Thiết kế
khảo sát địa chất cơng trình khu trung cư phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ
thuật-lập bản vẽ thi công.” Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo.
Bản vẽ:
- Các mặt cắt ĐCCT :

2 bản.

- Bảng tổng hơp các chỉ tiêu cơ lý :

1 bản.

2


Nguyễn Hồi Thu
- Sơ đồ bố trí thi cơng thăm dị tỷ lệ : 1:200 .

1 bản.

Do có sự hạn chế kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế chuyên mơn,
nên đồ án của Em cịn có nhiều sai sót. Kính mong các thầy giáo, cơ giáo trong
bộ mơn góp ý, hướng dẫn. Em xin chân thầnh cảm ơn.

Sinh viên.

Nguyễn Hoài Thu

3


Nguyễn Hồi Thu
CHƯƠNG I
ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH.
Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, sau khi đã thu thập đầy đủ tài liệu
thông tin từ nguồn tài liệu đã công bố. Các giai đoạn này công tác khảo sát
ĐCCT sơ bộ đã tiến hành lập sơ bộ tài liệu thực tế, khảo sát ĐCCT cơng trình
bố trí mạng lưới cơng trình khoan thăm dị. Số lỗ khoan bố trí trên các nhà gồm

06 lỗ khoan. Lấy mẫu,thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất. Thí nghiệm
xun tiêu chuẩn.
Dựa vào kết quả cơng tác khảo sát thu thập được, chúng tôi tiến hành
đánh giá điều kiện ĐCCT khu vực khảo sát như sau
1.1 . Đặc điểm địa hình địa mạo:
Dựa vào sơ đồ tài liệu thực tế khảo sát ĐCCT. Khu chung cư cao tầng
Ngô Tất Tố được xây dựng tại quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Địa
hình khu vực xây dựng đã được san lấp tương đối bằng phẳng, độ chênh cao
không đáng kể, dao động trong khoảng 0,4 ÷ 0,5m. Cao độ trung bình +3,8m.
Cao độ lỗ khoan 0,0m.
1.2 . Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá :
Viềc xử lí mẫu lấy từ 06 lỗ khoan của giai đoạn trước (những lớp có số
mẫu ≤ 6 các chỉ tiêu được lấy theo giá trị trung bình, những lớp có số mẫu > 6
các chỉ tiêu cơ lý được tính tốn theo phương pháp xác xuất thống kê).Theo kết
4


Nguyễn Hoài Thu
quả khoan khảo sát ĐCCT ở giai đoạn nghiên cứu khả thi, thì địa tầng nền đất
tại khu vực xây dựng bao gồm 6 lớp theo thứ tự trên xuống dưới.
* Mô đun tổng biến dạng xác định theo cơng thức:
1+ ε

E0 = β a × mk , (kG/cm2)
1−2
E0 : Mô đun tổng biến dạng ( kG/cm2);
β : hệ số có xét đến nở hơng của đất, phụ thuộc vào từng loại đất;
εo : hệ số rỗng của đất;
a1-2: hệ số nén lún (cm2/kG);
mK : hệ số qui đổi từ thí nghiệm trong phịng ra ngồi trời, phụ

thuộc vào từng loại đất và được tính theo bảng sau:
β
0.43
0.62
Tên đất
Sét
Sét pha
Nếu Is ≥ 0.75 thì lấy mk =1

0.74
Cát pha

0.76
Cát

Nếu Is ≤ 0.75 thì lấy theo bảng sau
mk ứng với εo

Loại
0.45

0.55

0.65

0.75

0.85

0.95

1.05

4.0

4.0

3.5

3.0

2.0

-

-

5.0

đất
Cát

5.0

4.5

4.0

3.0

2.5

2.0

-

-

6.5

6.0

5.5

5.5

4.5

pha
Sét
pha
Sét

5


Nguyễn Hoài Thu
Sức chịu tải quy ước cho phép xác định theo công thức :
Ro = m(A.b + B.h)γ +D.C,
A, B, D : hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, tra bảng 2-2

nền móng;
h : chiều sâu qui ước h = 1m;
b : chiều rộng khối móng qui ước b = 1m;
γ : khối lượng thể tích trung bình;
c : lực dính kết của đất;
m : hệ số điều kiện làm việc (m = 1).
Tổng hợp tài liệu khảo sát, ta có thể chia đất nền thành 6 lớp như sau:
Lớp 1: Lớp đất lấp: Lớp đất lấp (1), được hình thành trong quá trình san
lấp tạo mặt bằng xây dựng. Phía trên là lớp sét pha, sét lẫn phế thải xây dựng,
thành phần hỗn tạp trạng thái không đều, chiều dày lớp là 1,5m.
Lớp này phân bố ngay trên mặt nó khơng có ý nghĩa về mặt xây
dựng nên khơng tiến hành láy mẫu thí nghiệm.
Lớp 2: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám nâu, xám đen, trạng thái chảy. Chiều
dày trung bình của lớp : 14,5m.
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 2 :
STT

Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

1

Độ ẩm tự nhiên

W

%

81,7

2

Khối lượng thể tích tự nhiên

c

g/cm3

1,47

6


Nguyễn Hồi Thu
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15
16

c
s
εo
n
G
Wl
Wp
Ip
IS
C

Khối lượng thể tích khơ
Khối lượng riêng
Hệ số rỗng tự nhiên
Độ lỗ rỗng
Độ bão hoà
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Độ sệt
Lực dính kết
Góc ma sát trong
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Môđun tổng biến dạng


a 1-2
Ro
Eo
1+ ε
E0 = β a × m k ,
1−2

*Mơ đun tổng biến dạng:
Với β = 0,43

g/cm3
g/cm3

kG/ cm2

0,81
2,61
2,22
69
96
72,4
38,6
33,8
1,28
0,065

độ
cm2/kG
kG/cm2

kG/cm2

3
0,31
0,22
4,2

%
%
%
%
%

mk = 1,0 thay số ta có: E0 = 4,2 (KG/cm2).

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc],
Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;
với φ = 30 00’

A = 0,045 ;B = 1,185 ; D = 3,42;

Thay số ta có: R0 = 0,22(kG/cm2).
Lớp 3: Sét pha màu nâu xám, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày trung bình
của lớp : 14,0m.
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 3 :
STT

Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

1
2

Độ ẩm tự nhiên
Khối lượng thể tích tự nhiên

W
c

%
g/cm3

22,5
1,93

3
4
5
6

Khối lượng thể tích khơ
Khối lượng riêng
Hệ số rỗng tự nhiên
Độ lỗ rỗng

c
s
εo
n

g/cm3
g/cm3

1,58
2,72
0,722
41,9

7

%


Nguyễn Hoài Thu
7
8
9
10
11
12

Độ bão hoà
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo

Độ sệt
Lực dính kết

G
Wl
Wp
Ip
IS
C

13
14
15
16

Góc ma sát trong
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Mô đun tổng biến dạng


a 1-2
Ro
Eo
1+ ε
E0 = β a × m k ,
1−2

*Mơ đun tổng biến dạng:
Với β = 0,62

%
%
%
%
kG/ cm2

84,8
27,8
16,9
10,9
0,51
0,200

độ
cm2/kG
kG/cm2
kG/cm2

18
0,024
1,7
184,6

mk = 4,15 thay số ta có: E0 = 184,6 (kG/cm2).

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc],
Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;
với φ = 180 00’

A = 0,43 ; B = 2,73 ; D = 5,31;

Thay số ta có: R0 = 1,7(kG/cm2).
Lớp 4: Sét màu xám vàng, xám nâu, trạng thái nửa cứng. Chiều dày trung
bình của lớp : 6,5m.
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 4 :
STT

Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

1
2

Độ ẩm tự nhiên
Khối lượng thể tích tự nhiên

W
c

%
g/cm3

24,7
1,94

3
4
5
6
7
8
9
10

Khối lượng thể tích khơ
Khối lượng riêng
Hệ số rỗng tự nhiên
Độ lỗ rỗng
Độ bão hoà
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo

c
s
εo
n
G
Wl
Wp
Ip

g/cm3
g/cm3

1,56
2,71
0,737
42,4
90,8
43
22,8
20,2

8

%
%
%
%
%


Nguyễn Hồi Thu
11
12

Độ sệt
Lực dính kết

IS
C

13

14
15
16

Góc ma sát trong
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Mô đun tổng biến dạng


a 1-2
Ro
Eo
1+ ε
E0 = β a × m k ,
1−2

*Mơ đun tổng biến dạng:
Với β = 0,43

kG/ cm

2

độ
cm2/kG
kG/cm2
kG/cm2

0,09

0,35
16
0,03
2,3
140,1

mk = 6,05 thay số ta có: E0 = 140,1 (kG/cm2).

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc]
Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;
với φ = 160 00’

A = 0,36 ; B = 2,43 ; D = 4,99;

Thay số ta có: R0 = 2,3(kG/cm2).
Lớp 5: Cát pha màu xám sáng, trạng thái dẻo có chiều dày tb lớp : 2,0m.
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 5 :
STT

Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

1
2

Độ ẩm tự nhiên
Khối lượng thể tích tự nhiên

W
c

%
g/cm3

18,4
1,90

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Khối lượng thể tích khơ
Khối lượng riêng
Hệ số rỗng tự nhiên
Độ lỗ rỗng
Độ bão hoà
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo

Chỉ số dẻo
Độ sệt
Lực dính kết

c
s
εo
n
G
Wl
Wp
Ip
IS
C

g/cm3
g/cm3

kG/ cm2

1,60
2,70
0,688
40,8
72,2
20,5
14,8
5,7
0,63
0,073

13
14
15
16

Góc ma sát trong
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Mô đun tổng biến dạng


a 1-2
Ro
Eo

độ
cm2/kG
kG/cm2
kG/cm2

26
0,018
1,5
229

9

%
%

%
%
%


Nguyễn Hồi Thu

1+ ε

E0 = β a × m k ,
1−2

*Mô đun tổng biến dạng:
Với β = 0,74

mk = 3,3 thay số ta có: E0 = 229 (kG/cm2)

*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc],
Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;
với φ = 260 00’

A = 0,84 ; B = 4,37 ; D = 6,90;

Thay số ta có: R0 = 1,5(kG/cm2).
Lớp 6: Sét pha màu xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày
trung bình của lớp : 11,5m.
Bảng chỉ tiêu cơ lí lớp 6 :
STT

Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

1
2

Độ ẩm tự nhiên
Khối lượng thể tích tự nhiên

W
c

%
g/cm3

20,5
1,95

3
4
5
6
7
8
9
10

11
12

Khối lượng thể tích khô
Khối lượng riêng
Hệ số rỗng tự nhiên
Độ lỗ rỗng
Độ bão hồ
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Độ sệt
Lực dính kết

c
s
εo
n
G
Wl
Wp
Ip
IS
C

g/cm3
g/cm3

kG/ cm2

1,62
2,71
0,673
40,2
82,5
29,5
17
12,5
0,28
0,40

13
14
15
16

Góc ma sát trong
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Mô đun tổng biến dạng

độ
cm2/kG
kG/cm2
kG/cm2

20
0,020
3
228

*Mô đun tổng biến dạng:
Với β = 0,62


a 1-2
Ro
Eo
1+ ε
E0 = β a × m k ,
1−2

%
%
%
%
%

mk = 4,4 thay số ta có: E0 = 228 (kG/cm2).
10


Nguyễn Hoài Thu
*Sức chịu tải qui ước : R0 = m[(A.b + B.h ) γ + Dc],
Quy ước lấy m =1 ; b = 1 ; h = 1 ;
với φ = 200 00’

A = 0,51 ; B = 3,06 ; D = 5,66;

Thay số ta có: R0 = 3(kG/cm2).

2.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn :
Mực nước dưới đất quan sát trong các hố khoan khảo sát sơ bộ là 0,7m.
Nước ở đây chủ yếu tồn tại trong lớp đất lấp. Nguồn cung cấp chính là nước
mưa, nước mặt và nước sinh hoạt. Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ chưa lấy mẫu
nước để phân tích thành phần hố học của nước.
2.4. Các hiện tượng địa chất động lực cơng trình:
2.4.1. Hiện tượng sụt lún mặt đất.
Khu vực thành phố Hồ Chí Minh là nơi bơm hút nước sử dụng sinh hoạt
tương đối lớn, điều đó sễ dẫn đến sự phát triển những quá trình và các hiện
tượng địa chất khác nhau. Trong tương lai sẽ dẫn dến hiện tượng hạ thấp mực
nước ngầm, làm tăng chiều dày đới thơng khí ,đất biển đổi dần các trạng thái
vật lý của chúng, làm đất cố kết nhanh hơn và cuối cùng là bị sụt lún mặt đất .
Vì vậy chúng ta phải có biện pháp khai thác nguồn nước cũng như quan trắc
thường xuyên để đảm bảo ổn định nguồn nước.
2.4.2.Hiện tượng trượt.

11


Nguyễn Hoài Thu
Do đất nền cấu tạo bởi các lớp đất yếu, bên cạnh đó đặc trưng kỹ thuật
của các lớp đất lại khác nhau, nhất là biến đổi về chiều dày nên sẽ tồn tại
những mặt trượt . Vì vậy có thể sẽ xảy ra trượt sâu.
Nhận xét:
Từ những đánh giá ĐCCT ở trên cho thấy cấu trúc nền đất ở vị trí xây
dựng cơng trình có đặc điểm chủ yếu sau:
- Lớp 1 là đất lấp có thành phần trạng thái không đồng nhất.
- Lớp 2 lớp đất yếu, có sức chịu tải nhỏ, biến dạng lớn cần chú ý khi phải
chọn giải pháp móng cơng trình.
- Lớp 3 và 4, 5 có sức chịu tải và biến dạng trung bình, phù hợp với cơng

trình có tải trọng vừa và nhỏ.
- Lớp 6 có sức chịu tải tương đối lớn phù hợp với cơng trình có tải trọng
vừa và lớn.

12


Nguyễn Hoài Thu

CHƯƠNG II
DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH
Vấn đề địa chất cơng trình là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định, phát
sinh trong quá trình xây dựng và sử dụng cơng trình. Do đó các vấn đề địa chất
13


Nguyễn Hồi Thu
cơng trình khơng những phụ thuộc vào điều kiện địa chất tự nhiên mà cịn phụ
thuộc mục đích xây dựng. Tùy thuộc vào đặc điểm địa chất mỗi loại cơng trình
khác nhau thì sẽ phát sinh những vấn đề địa chất cơng trình khác nhau. Vì vậy
việc nghiên cứu các vấn đề địa chất cơng trình có ý nghĩa rất quan trọng cho
phép chúng ta dự báo những bất lợi có thể xảy ra khi xây dựng và sử dụng cơng
trình. Từ đó đề ra các giải pháp hợp lý bảo đảm cơng trình ổn định và kinh tế.
Cơng trình : Nhà A khu chung cư cao tầng Ngơ Tất Tố, quận Bình Thạnh,
thành phố Hồ Chí Minh với 7 tầng (280 T/trụ) đã được tiến hành khảo sát địa
chất trong giai đoạn sơ bộ với 1 hố khoan. Theo kết quả đánh giá ĐCCT khu đất
xây dựng có cấu trúc đất nền gồm 6 lớp đất như đã nêu trên.
Với cấu trúc nền như vậy khi xây dựng cơng trình có thể phát sinh những
vấn đề địa chất như sau:
+ Vấn đề sức chịu tải của đất nền.

+ Vấn đề biến dạng lún của nền đất.
Như vậy vấn đề dự báo về ĐCCT khu nhà A được dự báo cụ thể các vấn
đề sau:
I.Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền.
Với quy mô, tải trọng thiết kế lớn, tại vị trí xây dựng cơng trình có cấu trúc
đất nền chủ yếu là lớp bùn sét ở nơng có chiều dày lớn, sức chịu tải nhỏ. Đối với

14


Nguyễn Hoài Thu
tải trọng 280T/trụ của nhà A nếu đặt móng nơng sẽ xảy ra hiện tượng lún mạnh
gây ảnh hưởng đến sự ổn định của cơng trình.
Do đó phương án móng cọc cho cơng trình là hợp lý nhất, vì ở đây chiều
sâu của lớp chịu tải tốt khoảng 17,0m đến 18,0m .
sẽ giải quyết được vấn đề sức chịu tải của đất nền, đảm bảo điều kiện ổn
định cũng như vấn đề lún của cơng trình.
Cơng việc thiết kế móng cho cơng trình cần tiến hành qua các bước sau:
- Chọn độ sâu đặt đài và độ sâu mũi cọc.
- Chọn loại cọc, kích thước cọc.
- Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu của cọc và theo đất nền.
- Xác định số lượng cọc trong móng, xác định kích thước đài.
- Tính tốn và kiểm tra nội lực trong móng cọc.
- Xác định sức chịu tải.
- Tính tốn theo biến dạng.
- Tính tốn độ bền và cấu tạo đài cọc.
Qua đó ta thấy: Đối với khu nhà 7 Tầng với tải trọng lớn (Ptc = 280T/trụ)
thì các lớp đất phía trên đều khơng chịu được tải trọng của cơng trình, hoặc là
chiều dày lớp khơng lớn. Nhưng lớp 3 là lớp đất tương đối tốt có thể chịu được
tải trọng của cơng trình. Căn cứ vào đặc điểm và đặc tính cơ lý của các lớp đất

cũng như đặc điểm và quy mơ cơng trình, tơi dự kiến thiết kế móng cọc ma sát
15


Nguyễn Hoài Thu
cho nhà 7 tầng. Mũi cọc đặt trên lớp Sét pha màu xám, xám trắng, trạng thái dẻo
mềm.
1. Chọn chiều sâu đặt móng
Mũi cọc được thiết kế nằm trong lớp 3, có R0 = 1,7kG/cm2, có Mơđun
tổng biến dạng E0 = 184,6 kG/cm2, đủ điều kiện về ổn định cũng như sức chịu
tải của móng. Căn cứ vào cấu trúc nền khu vực nghiên cứu và tải trọng cơng
trình 280T/trụ, kết cấu khung chịu lực, tơi chọn loại cọc bê tông cốt thép đúc
sẵn, tiết diện vuông đặc, kích thước cọc 35x35 cm, với cốt thép dọc trục 4 thanh
φ 22 loại thép CT5, thép đai φ 8 thép trơn, mũi cọc được bảo vệ bằng bản thép,
đầu cọc có đai bảo vệ, mác bê tơng làm cọc là mác 300. Ta chọn đài cọc là đài
thấp, chiều sâu đáy đài là 2,0 m kể từ nền thiên nhiên, đỉnh đài nằm dưới mặt
đất 0,5m, như vậy chiều cao của đài Hđ= 1,5 m, cọc ngàm vào đài một đoạn 0,3
m, như vậy chiều dài của cọc sơ bộ là L = 17,0m.
2 Tính tốn sức chịu tải của cọc :
Việc xác định sức chịu tải của cọc có nhiểu phương pháp, ở đây ta xác định
theo 2 cách, sau đó chọn giá trị nhỏ nhất để tính tốn.


Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
PVL = m φ ( Rbt .Fbt + Rct .Fct ) ,

( III-1 )

Trong đó :
m : hệ số làm việc của cọc m = 1;

16


Nguyễn Hoài Thu
Rbt : cường độ chịu nén giới hạn của bêtơng, tra bảng PL.1-13 giáo trình
nền móng Rbt = 125 (kG/cm2) = 1250 (T/m2);
Rct : cường độ chịu kéo giới hạn của cốt thép, tra bảng PL.1-12 giáo trình
nền móng Rct = 2400 (kG/cm2) = 24000 (T/m2);
Fct : diện tích tiết diện cốt thép;
Fct =4.π.r2 = 4.3,14 (0,011)2 = 0,0015 (m2).
Fbt : diện tích tiết diện phần bê tơng;
Fbt = F - Fct = 0,1225- 0,0015 = 0,121 ( m2).
Thay vào công thức ( III-1) ta được:
PVL = 1x1x(1250 x 0,121 + 24000 x 0,0015 ) = 187,3 (T).


Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền
Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi

mỗi lớp đất mà cọc đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên
diện tích tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công
pdn =0,7m(α1U ∑(τi li) +α2F.R),

thức:
Trong đó:

- m: hệ số điều kiện làm việc, trong trường hợp này lấy m = 1,0;
- α1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất
và cọc lấy theo bảng (5 -5) ta được α1 = 0,9;
- α2 : hệ số kể đến ma sát giữa đất và cọc, lấy theo bảng ta được α2 = 0,8;

17


Nguyễn Hoài Thu
- U : là chu vi cọc (U= 0,35×4 = 1,4( m);
- F : tiết diện cọc ,F = 0,35 × 0,35 = 0,123 (m2);
- Ri : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m 2), phụ thuộc vào loại
đất, chiều sâu mũi cọc, lấy theo bảng 5 - 6 sách Nền và Móng với l 3 = 19m, Is =
0,51 ta có Ri = 177 T/m2;
- li : Chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua;
- li τi : ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên của thân cọc, giá trị τi được
trình bầy theo như sau:
- l1 = 9m, Is = 1,28 ta có τ1 = 0,6 T/m2,
- l2 = 17,5m, Is = 0,51 ta có τ1 = 2,9 T/m2.
Thay số ta có: PĐN= 0,7((0,9 x 1,4)( 0,6.14 + 2,9.3)) + 0,8.0,123.177 = 39,9(T)
So sánh PVL và PDL ta lấy sức chịu tải tính tốn cho cọc là giá trị nhỏ nhất
Vậy sức chụi tải tính tốn của cọc là Ptt = 39,9 (T).
* Xác định sơ bộ kích thước đài cọc.
Theo thiết kế, tải trọng tác dụng lên mỗi cọc là: Ntc =280T/ trụ.
Để đảm bảo cho việc thi cơng được rõ ràng theo quy phạm thì khoảng cách
giữa hai cọc gần nhất không được nhỏ hơn 3d (d là cạnh của cọc, d = 0,35m).
Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy móng là :
P0tt =

ptt

( 3d )

2

=

(

39,9
= 36,1 T / m 2
2
(3 × 0,35)

)

18


Nguyễn Hồi Thu
Diện tích đáy đài xác định theo cơng thức:

Fđ =

P
tt

Po − γ TB .hn

,

Trong đó:
P : Tải trọng của cơng trình trên 1 trụ;
Ptto : áp lực tính toán;
h : độ sâu đặt đáy đài;

n : hệ số vượt tải , n = 1,1;
γTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài,
ta chọn γTB = 2,2(T/m3);
Ptt: tải trọng tính tốn xác định đến đỉnh đài, Ptt =280T;
280

2
Thay số vào công thức (III-3) ta được: Fđ = 36,1 − 2,2.2,0.1,1 = 8,96(m ) .

Ta chọn đáy đài hình vng có diện tích là 9m2.
*Xác định trọng lượng đài.
áp dụng công thức:
Pttđ= F.h.γTB
Pttđ =2,0.9. 2,2 = 39,6 (T)
* Xác định tải trọng tính tốn cốt đế đài.
Ptt= Ptto+ Pttđ =36,1 + 39,6 = 75,7 (T)
* Sơ đồ bố trí cọc trong đài
- Số lượng cọc trong đài tính theo cơng thức sau:
19


Nguyễn Hồi Thu
Nc

P tt − Gd
=β
,
Ptt

Trong đó:

β: Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trong ngang lấy β = 1,3;
Gd : Trọng lượng của đài cọc và đất phủ trên đài (T), được tính như sau:
Gd = Fsb .hd .γ tb = 8,96.2.2,2 = 39,4(T ) ;

Thay số vào ta có:
Nc = 1,3×

(280 − 39,4)
= 7,8 (cọc)
39,9

Để đảm bảo cơng trình làm việc ổn định ta lấy số cọc trong đài là 8.
Cọc được bố trí thành 3 hàng, 2 hàng 3 cọc và 1 hàng 2 cọc theo hình
dạng của đài. Khoảng cách giữa các tim cọc không ≤ 3d.
Khoảng cách giữa các cọc phải bố trí sao cho tải trọng chuyền xuống mũi
cọc và giữa các cọc với nhau là như nhau. Khi đó sức chịu tải của móng cọc có
thể coi như tổng sức chịu tải của mỗi cọc. Để cho cọc làm việc hợp lý và tiện lợi
khi thi công. Cọc được bố trí theo hình vẽ sau:
Sơ đồ bố trí cọc trong đài

20


Nguyễn Hoài Thu
0,125m
0,125m

0,125
mm
1,2m

0,9m

0,35

3m

1,2m

0,9m

1,2m

0,35
0,125m
m

0,125m
1,2m

1,2m
3m

* Kiểm tra lực tác dụng lên cọc
Lực tác dụng lên mỗi cọc phải thoả mãn điều kiện sau:
P0max < Ptt

Ta có : Pomax = Ptt /n.
n : Số lượng cọc trong đài ;
P0max =

280
= 35 (T) < Ptt = 39,9 (T),
8

Như vậy cọc làm việc bình thường.
* Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc

21


Nguyễn Hoài Thu
Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất
giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ
thuộc vào góc mở α trong đó α đươc tính theo cơng thức :
α được tính theo cơng thức : α =

ϕtb
4

Diện tích đáy móng khối quy ước tính theo cơng thức
Fqu =(Aq)2
Trong đó : Aq cạnh của móng khối quy ước :
Aq= Ad + 2Ltg α Với Ad =3m
ϕ tb : Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất tính từ mũi cọc
trở lên
2

ϕ tb =

∑ϕ l
1= 2
2

∑l
1= 2

α=

=>

2 2

= 10 0 30'

2

10 0 30 '
= 2 o 34 '
4

tgα = 0,04

Trong đó : ϕTB là góc ma sát trung bình các lớp đất mà cọc đi qua.
A1 = B1: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của cọc.
L: Là chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc,
Thay các giá trị vào công thức ta có:
22

Nguyễn Hoài Thu
Aq =3 +2 .17. 0,04 =4,4 (m)
=> Fqu = (4,4)2 =19,4(m2)
* Ap lực thực tế trung bình dưới đáy móng khối
Để kiểm tra cường độ đất nền ở mũi cọc, ta coi đài cọc, cọc và phần đất
xung quanh cọc là khối móng quy ước được giới hạn bởi  =2034. Khi đó tải
trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là:

P


tc
qu

= Ptt + Gq,

Gq: Trọng lượng của khối móng quy ước (T):
Gq= Fqu. hq . q;
q : khối lượng thể tích của khối móng quy ước q = 2,2 (T/m2);
hq : chiều sâu của móng khối quy ước, kể từ mặt đất đến mũi cọc là:
hq=

17 + 2 =19(m),

Gq = 19,4.19.2,2 = 810,9 (T/ m2).
Ta được:

P


tc
qu

= 280 + 810,9 = 1090,9 (T).

Để đảm bảo móng cọc có khả năng chịu được tác dụng của tải trọng cơng
trình thì ứng suất tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước, không được vượt quá
áp lực của nền thiên nhiên. Tức là:
tc  Rtc
23


Nguyễn Hồi Thu
Trong đó:
tc : ứng suất tính tốn tại đáy móng khối quy ước;
tc

δ tc =

Σ Pqu
Fqu

=

1090,9
= 56,4 ;
19,4

Rtc : áp lực tiêu chuẩn của đất nền tự nhiên;
R tc =

m1 .m2
( Aγ 1 + Bγ 2 + cD) .
Ktc

Trong đó:
m1 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền, m1 = 1;
m2 : hệ số điều kiện làm việc của cơng trình, m2 = 1;
Ktc : hệ số tin cậy phụ thuộc vào phơng pháp thí nghiệm, Ktc = 1m;
1 : khối lượng thể tích trung bình của lớp đất dưới đáy cọc(1 =
1,93T/m3);
2 : khối lượng thể tính trung bình của đất trên đáy cọc (1 = 1,47T/m3);
b : chiều rộng móng quy ước: b = 3 (m);
h : chiều sâu móng quy ước: h = 17 (m );
c : lực dính của đất dưới đáy móng khối quy ước, c = 2 T/m2;
A,B,D - các hệ số khơng thứ ngun phụ thuộc vào góc ma sát trong của
đất với ϕ =180, tra bảng ta có:
A = 0,43

B = 2,73

D = 5,31.

Thay số: Rtc = ( 0,43.1,93.3 + 2,73.1,47.17 + 5,31.2 = 81,3(T/m2).
24


Nguyễn Hoài Thu
Như vậy đếu kiện Ptb < Rtc hoàn tồn thoả mãn, tải trọng cơng trình truyền
xuống khơng bị phá huỷ đất nền .

* Kiểm tra độ chọc thủng đài cọc.
áp dụng cơng thức:

τ=

ptt
≤ [] ,
u.h2

Trong đó:
τ: ứng suất cắt cho phép của cọc;
τ = Rbt = 1250 = 125(T / m 2 ) .
10
10

U chu vi tiết diện cọc, u = 1.4 m;
h: chiều dày làm cọc của đài cọc (h = 1,5m);
Thay vào cơng thức ta có :
τ=

39,9
= 19T / m 2 ≤ []=125T/m2.
1,4.1,5

Vậy đài làm việc trong điều kiện không bị chọc thủng.
II. Vấn đề biến dạng lún cơng trình:
Sau khi xây dựng, dưới tác dụng của tải trọng bản thân cơng trình với tải
trọng của đài cọc và cọc. Làm cho cơng trình bị lún. Do vậy, ta cần phải tính
được độ lún của cơng trình. Nhằm đánh giá mức độ nguy hại tới cơng trình, so
sánh và chon giải pháp thi cơng hợp lý.

+ Độ lún được tính với tải trọng tiêu chuẩn ( tải trọng tĩnh ).
Ptc = Ptt + Fq. hcọc. 

25