nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
***
LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ
ỔN ĐỊNH CỦA MÁI HỐ MÓNG KHÔNG GIA CỐ



Học viên cao học :
Nguyễn Ngọc Hưng
Lớp :
CH18C11
Chuyên ngành :
Xây dựng công trình thủy
Mã số :
60 – 58 – 40

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG CƯỜNG
BỘ MÔN QUẢN LÝ: BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG

Hà Nội – 2013
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định
của mái hố móng không gia cố” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy
định và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu trong bản đề cương đã được phê duyệt.
Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và Sau
Đại học, Khoa công trình, Trường Đại học Thuỷ lợi và toàn thể các thầy, cô
giáo đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập
cũng như thực hiện luận văn này. Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Quang Cường đã tận tình hướng dẫn và
cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Sở Nông nghiệp và PTNT Hà
Nội đã giúp đỡ trong việc thu thập tài liệu nghiên cứu trong quá trình thực
hiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Ban quản
lý dự án Đầu tư và Xây dựng - nơi tác giả đang công tác cùng những người
thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã khích lệ, ủng hộ, động viên về
mọi mặt cho tác giả hoàn thành luận văn này.
Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế
nên trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, chắc chắn khó tránh
khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong muốn nhận được sự góp ý,
chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo và cán bộ đồng nghiệp đối với bản
luận văn.
Hà Nội, Ngày tháng 8 năm 2013.
HỌC VIÊN


Nguyễn Ngọc Hưng
BẢN CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: NGUYỄN NGỌC HƯNG
Lớp cao học: CH 18C11
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn
định của mái hố móng không gia cố”
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm.
Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực. Trong quá trình làm luận
văn tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy
và cấp thiết của đề tài. Tôi không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào
khác, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Khoa và Nhà
trường.

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2013

Học viên






Nguyễn Ngọc Hưng

MỤC LỤC
56TDANH MỤC BẢNG BIỂU56T 6
56TDANH MỤC HÌNH VẼ56T 7
56TPHẦN MỞ ĐẦU56T 1
56TCHƯƠNG 1.56T 56TTỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ VÀ XỬ LÝ HỐ MÓNG56T 3
56T1.1.56T 56TPhân loại hố móng công trình56T 4
56T1.2.56T 56TĐặc điểm của hố móng56T 9
56T1.3.56T 56TTổng quan công tác thiết kế và xử lý hố móng đào mở không gia cố56T 11
56T1.3.1. Tình hình ứng dụng hố móng không gia cố trong xây dựng các công
trình thủy lợi (hố móng nông):
56T 15
56T1.3.2.56T 56TƯu, nhược điểm và các sự cố thường gặp của hình thức hố móng
không gia cố:
56T 17
56TCHƯƠNG 2.56T 56TPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI HỐ MÓNG56T 19
56T2.1.56T 56TCơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái hố móng56T 19
56T2.1.1.56T 56TĐánh giá ổn định mái dốc56T 19
56T2.1.2.56T 56TTính toán ổn định mái dốc sử dụng lý thuyết cân bằng giới hạn lực và
moment
56T 43
56T2.2.56T 56TGiới thiệu phần mềm tính toán ổn định Geo-Slope56T 49
56T2.2.1.56T 56TTổng quan về Geo-Slope56T 49
56T2.2.2.56T 56TCác phương pháp tính toán56T 50
56T2.2.3.56T 56TCách đưa dữ liệu ban đầu vào phần mềm Geo-Slope56T 51
56TCHƯƠNG 3.56T 56TQUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ ỔN ĐỊNH MÁI HỐ MÓNG VÀ CÁC NHÂN
TỐ ẢNH HƯỞNG56T 56
56T3.1.56T 56TTổng quan về phương pháp quy hoạch thực nghiệm56T 56
56T3.1.1.56T 56TNhững khái niệm cơ bản của qui hoạch thực nghiệm56T 57
56T3.1.2.56T 56TCác nguyên tắc cơ bản của qui hoạch thực nghiệm56T 61

56T3.1.3.56T 56TPhương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp 156T 63
56T3.2.56T 56TLựa chọn các tham số và thiết lập các phương án tính toán56T 67
56T3.3.56T 56TXây dựng quan hệ giữa hệ số ổn định và các nhân tố ảnh hưởng56T 78
56TCHƯƠNG 4.56T 56TTÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH HỐ MÓNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM BÌNH
PHÚ………….56T 84
56T4.1.56T 56TGiới thiệu tổng quan về trạm bơm Bình Phú56T 84
56T4.1.1.56T 56TGiới thiệu chung về Dự án.56T 84
56T4.1.2.56T 56TMục tiêu và nhiệm vụ của Dự án56T 88
56T4.2.56T 56T. Áp dụng hàm hồi qui thực nghiệm để tính toán kiểm tra ổn định mái hố
móng trạm bơm Bình Phú
56T 89
56T4.3.56T 56TTính toán ổn định hố móng trạm bơm tiêu Bình Phú bằng phần mềm
GeoSlope
56T 91

DANH MỤC BẢNG BIỂU
56TUBảng 1-1.U56T 56TUĐộ dốc lớn nhất của vách hố móng, vách hào không có gia cốU56T 13
56TUBảng 1-2.U56T 56TUĐộ dốc lớn nhất của vách hố móng có độ sâu <=5m (không có gia cố)U56T 13
56TUBảng 1-3.U56T 56TUĐộ dốc theo loại đất, trạng thái đấtU56T 14
56TUBảng 1-4.U56T 56TUĐộ dốc của vách đáU56T 14
56TUBảng 2-1.U56T 56TUCác thông số cường độ chống cắt của đấtU56T 38
56TUBảng 2-2.U56T 56TUTổng hợp các thành phần đã biết trong việc xác định hệ số an toànU56T 45
56TUBảng 2-3.U56T 56TUTổng hợp các thành phần chưa biết trong việc xác định hệ số an toànU56T 46
56TUBảng 3-1.U56T 56TUBảng sơ đồ các phương án tính toánU56T 68
56TUBảng 3-2.U56T 56TUBảng kế quả các phương án tính toánU56T 80
56TUBảng 4-1.U56T 56TUBảng chỉ tiêu cơ lý đất hố móng trạm bơm Bình PhúU56T 93


DANH MỤC HÌNH VẼ
56TUHình 1-1.U56T 56TUThi công hố móng nông có phủ màng ngăn nướcU56T 5

56TUHình 1-2.U56T 56TUHố móng nông của móng trạm bơm đào giật cấpU56T 5
56TUHình 1-3.U56T 56TUThi công móng cọc đóng, épU56T 6
56TUHình 1-4.U56T 56TUThi công móng cọc khoan nhồiU56T 6
56TUHình 1-5.U56T 56TUHố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ văng chống chữ HU56T 7
56TUHình 1-6.U56T 56TUHố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ thang ngang chốngU56T 8
56TUHình 1-7.U56T 56TUCác loại neo dùng với tường cừ: (a) neo bản hay dầm, (b) neo giằng, (c)
neo cọc đứng, (d) neo dầm cọc xiên chống đỡ
U56T 8
56TUHình 1-8.U56T 56TUHố móng cống tiêu tự chảyU56T 9
56TUHình 1-9.U56T 56TUSự thay đổi ứng suất khi thi công mái dốcU56T 11
56TUHình 1-10.U56T 56TUHố móng trạm bơm Đào Xá, huyện Phú XuyênU56T 15
56TUHình 1-11.U56T 56TUHố móng cống tiêu tự chảy xã Hoàng Long, huyện Phú XuyênU56T 15
56TUHình 1-12.U56T 56TUHố móng trạm bơm Nhân Hiền, huyện Thường TínU56T 15
56TUHình 1-13.U56T 56TUHố móng bể hút trạm bơm Đoàn Xá, huyện Ứng HòaU56T 16
56TUHình 1-14.U56T 56TUMóng cống xả qua đê trạm bơm Cao Bộ, huyện Thanh OaiU56T 16
56TUHình 1-15.U56T 56TUHố móng trạm bơm Bình Phú, huyện Thạch ThấtU56T 17
56TUHình 2-1.U56T 56TUCác lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc không thoát nướcU56T 20
56TUHình 2-2.U56T 56TUCác lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc thoát nướcU56T 21
56TUHình 2-3.U56T 56TUCác dạng mặt phá hoạiU56T 24
56TUHình 2-4.U56T 56TUCác cung trượt có bán kính và cung khác nhauU56T 25
56TUHình 2-5.U56T 56TUPhân tích ứng suất tổng phi(u) = 0U56T 25
56TUHình 2-6.U56T 56TUẢnh hưởng của khe nứt căng trong phân tích ứng suất tổngU56T 26
56TUHình 2-7.U56T 56TUPhương pháp phân mảnhU56T 26
56TUHình 2-8.U56T 56TUMảnh đơn giản hóa của BishopU56T 29
56TUHình 2-9.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng tại dòng thấm ổn địnhU56T 31
56TUHình 2-10.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng sau khi hạ nhanh mực nước ngầmU56T 32
56TUHình 2-11.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng sau khi hạ nhanh mực nước ngầmU56T 32
56TUHình 2-12.U56T 56TUBiểu đồ giá trị U56T
u
r

33
56TUHình 2-13.U56T 56TUDùng nêm để phân tích mái dốcU56T 34
56TUHình 2-14.U56T 56TUHiệu chỉnh hệ số an toàn cho trượt không theo cung trònU56T 35
56TUHình 2.14 cho thấy một nêm điển hình ở trên một phần của mặt trượt AB. Các lực tác
dụng lên nêm gồm có:
U56T 35
56TUHình 2-15.U56T 56TUThành phần của lực dính phát sinh của một số góc U56T
b
ϕ
56TU khác nhauU56T 37
56TUHình 2-16.U56T 56TUQuan hệ giữa hệ số an toàn và lực hút dính ở một mái dốc đơn giảnU56T 38
56TUHình 2-17.U56T 56TUMặt cắt A-A nghiên cứu của mái dốcU56T 38
56TUHình 2-18.U56T 56TULực hút dính đo ở hiện trường trong năm 1980 (theo Sweeny 1982)U56T 39
56TUHình 2-19.U56T 56TUMặt cắt của một mái dốc đứng trong đất tàn tíchU56T 40
56TUHình 2-20.U56T 56TUHệ số an toàn theo tỉ số U56T
b
ϕ
56TU, U56T
'
ϕ
56TU trong các điêu kiện thấm khác nhauU56T 41
56TUHình 2-21.U56T 56TUHệ số an toàn tương ứng với thời gian trôi qua kể từ khi bắt đầu mưaU56T 42
56TUHình 2-22.U56T 56TUCác dạng mặt trượt giới hạn của mái dốcU56T 42
56TUHình 2-23.U56T 56TUCác lực tác động lên cột đất trong 1 khối trượt với mặt trượt trònU56T 45
56TUHình 3-1.U56T 56TUBảng tổng hợp kết quả tính toánU56T 77
56TUHình 4-1.U56T 56TUSơ đồ mở móng trạm bơmU56T 91
56TUHình 4-2.U56T 56TUSơ đồ tính toánU56T 95
56TUHình 4-3.U56T 56TUHệ số ổn định mái hố móng K = 1,602U56T 95

1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Móng của hầu hết các công trình thường nằm dưới mặt đất từ vài mét
đến hàng chục mét. Việc đào đất đá đến cao trình đặt móng là công việc đầu
tiên khi thi công xây dựng của bất kỳ công trình nào.
Khi đào móng, chuyển đi một khối lượng đất đá, con người đã phá vỡ
cân bằng tự nhiên của môi trường đất đá, nước dưới đất nên đã xảy ra một
loạt các hiện tượng gây trở ngại đến công tác đào móng như: Đất đá ở thành
hố móng trượt lở, di chuyển vào hố móng, đất ở đáy hố bị đẩy trồi, nước dưới
đất, cát chảy vào hố móng, vùng đất xung quanh hố móng chuyển vị làm cho
các công trình ở lân cận lún sụt, nứt nẻ…gây khó khăn cho công tác thi công,
giảm các chỉ tiêu xây dựng của đất nền hoặc gây mất ổn định cho các công
trình lân cận.
Đề tài "Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái
hố móng không gia cố" nhằm phân tích, nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng
đến sự ổn định của thành vách hố móng, đưa ra quan hệ về mặt định lượng
giữa hệ số ổn định mái hố móng và các nhân tố ảnh hưởng, giúp người thiết
kế và thi công có thể đưa ra các giải pháp thiết kế hố móng tối ưu, tránh
những sự cố xảy ra trong quá trình thi công và nâng cao hiệu quả kinh tế trong
xây dựng công trình.
2. Mục đích của đề tài
- Giới thiệu tổng quan các loại hố móng và công tác tính toán thiết kế hố móng;
- Phân tích ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng của các biện pháp ổn
định hố móng;
- Phân tích, tìm ra quy luật tác động của các nhân tố khác nhau đến sự ổn
định của mái hố móng không gia cố;
2

- Xây dựng quan hệ giữa hệ số ổn định mái hố móng và các nhân tố ảnh

hưởng dưới dạng hàm số và dạng đồ thị, giúp xác định nhanh hệ số ổn định
của mái hố móng trong quá trình thiết kế.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Phân tích, tổng hợp các thành tựu trong nước và trên thế giới trong lĩnh
vực thiết kế và xử lý hố móng các công trình xây dựng;
- Sử dụng các công cụ tính toán hiện đại để tính toán, phân tích ổn định
của mái hố móng;
- Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xây dựng quy luật
ảnh hưởng của các nhân tố đến sự ổn định của mái hố móng.
4. Kết quả đạt được
- Đánh giá tổng quan về ưu, nhược điểm và những tồn tại trong lĩnh vực
tính toán và xử lý hố móng các công trình xây dựng;
- Phân tích quy luật ảnh hưởng của các nhân tố khác nhau đến sự ổn định của
hố móng, từ đó đưa ra các khuyến cáo cho công tác thiết kế và xử lý hố móng;
- Xây dựng công cụ dạng hàm số và dạng đồ thị giúp xác định nhanh
chóng hệ số ổn định của mái hố móng, tạo thuận lợi cho công tác thiết kế, thi
công và quản lý xây dựng công trình.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ VÀ XỬ LÝ
HỐ MÓNG
Như chúng ta đã biết, hầu hết các công trình xây dựng của loài người, từ
những căn nhà thô sơ thời cổ đại đến những công trình vĩ đại nhất hiện nay
đều phải dựa trên nền đất. Vì nền đất có cường độ nhỏ hơn rất nhiều so với
vật liệu xây dựng công trình cho nên phần tiếp giáp giữa công trình và nền đất
thường được mở rộng thêm và gọi là Móng. Vậy móng chính là bộ phận kéo
dài xuống của công trình và nằm ngầm dưới mặt đất tự nhiên. Móng có nhiệm
vụ truyền tải từ công trình lên nền đất. Mặt tiếp xúc nằm ngang giữa móng và

đất gọi là đáy móng. Mặt tiếp xúc giữa móng và công trình gọi là mặt đỉnh
móng. Để đảm bảo điều kiện cường độ và ổn định thường người ta đặt móng
thấp hơn mặt đất tự nhiên. Khoảng cách giữa đáy móng với mặt đất được gọi
là chiều sâu chôn móng. Vì vậy khi đào móng, chuyển đi một khối lượng đất
đá, chúng ta đã phá vỡ cân bằng tự nhiên của môi trường đất đá, nước dưới
đất nên đã xảy ra một loạt các hiện tượng gây trở ngại đến công tác đào móng,
chậm tiến độ thi công, thi công không an toàn, tăng giá thành cũng như các
chi phí khác, làm mất ổn định cho các công trình lân cận, gây hư hỏng, phá
hủy công trình, thiệt hại tài sản và tính mạng con người.
Muốn vậy chúng ta phải nghiên cứu, phân tích và đánh giá một cách
khách quan, triệt để, toàn diện các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái
hố móng để đưa ra các giải pháp thiết kế hố móng tối ưu. Các nhân tố ảnh
hưởng bao gồm: Điều kiện địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn,
các số liệu về công trình và tải trọng như hình dáng, kích thước đáy công
trình, đặc điểm của công trình, các loại tải trọng có thể có… để nâng cao sự
an toàn trong thi công và hiệu quả kinh tế trong xây dựng công trình.
4

1.1. Phân loại hố móng công trình
Công tác hố móng là một trong những công tác thi công có ảnh hưởng
trực tiếp đến tính chất đất nền do đó có thể ảnh hưởng đến chất lượng và điều
kiện làm việc bình thường của công trình cũng như ảnh hưởng đến thời gian
hoàn thành công trình. Công tác hố móng bao gồm các nội dung chính sau
đây: định vị hố móng, đào đất hố móng, bảo vệ đáy và thành hố móng, làm
khô hố móng, dọn nền và xây móng.
Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, điều kiện hiện trường, phương
pháp thi công đào hố có thể chia loại đào không có gia cố và loại đào có gia cố.
Công tác của loại đào không có gia cố gồm có: hạ nước ngầm, đào đất,
gia cố nền và giữ mái dốc.
Công tác của loại đào có gia cố gồm có: đặt hệ thống gia cố, hạ nước

ngầm, đào đất, gia cố nền, quan trắc và bảo vệ xung quanh hố móng.
Ta có thể phân loại hố móng công trình thành một số loại như sau:
- Móng nông
- Móng sâu
- Móng có kết cấu gia cố và không có kết cấu gia cố
+ Móng nông: là loại móng có độ sâu hố móng Hm nhỏ, ảnh hưởng của
đất trên đáy móng tới các mặt tiếp xúc là nhỏ. Trong Cơ học đất, hố móng có
bề rộng là b, độ sâu hố móng là Hm , theo Berezansev nếu Hm/b ≤ 0,5 thì khi
đất dưới móng bị phá hoại nên đất bị đẩy trồi ra ta coi Hm đó là nông
Thi công hố móng nông trong thực tế có độ sâu hố móng không quá lớn,
thường từ 1,5 ÷ 3m, nhiều trường hợp đặc biệt chiều sâu hố móng có thể chọn
từ 5 ÷ 6m.
Trong thực tế, ta có thể phân biệt móng nông dựa vào tỷ lệ giữa độ sâu
chôn móng và bề rộng móng (h/b). Tuy nhiên, tỷ lệ định lượng là bao nhiêu
cũng chưa thật rõ ràng. Chính xác nhất là dựa vào phương diện làm việc của
5

đất nền, khi chịu tải trọng nếu không tính đến ma sát hông của đất ở xung
quanh với móng thì đó là móng nông và ngược lại.
Một số loại móng nông thường gặp: Móng đơn (móng đơn đúng tâm,
lệch tâm, móng chân vịt), móng băng dưới tường, móng băng dưới cột (móng
băng một phương, móng băng giao thoa), móng bè…

Hình 1-1. Thi công hố móng nông có phủ màng ngăn nước

Hình 1-2. Hố móng nông của móng trạm bơm đào giật cấp
6

+ Móng sâu: Là các loại móng mà khi thi công không cần đào hố móng
hoặc chỉ đào một phần rồi dùng thiết bị thi công để hạ móng đến độ sâu thiết

kế. Nó thường dùng cho các công trình có tải trọng lớn.
Các loại móng sâu thường gặp: Móng cọc (đóng, ép), cọc khoan nhồi,
cọc baret, móng giếng chìm, giếng chim ép hơi, móng tường chắn đất….

Hình 1-3. Thi công móng cọc đóng, ép

Hình 1-4. Thi công móng cọc khoan nhồi
Khi đào hố móng phải có các biện pháp kĩ thuật để đối phó các hiện
tượng xảy ra: sạt lở thành hố, nước ngầm chảy vào hố móng, đất nền đáy hố
bị phình nở, ngấm nước hoặc chịu lực đẩy của áp lực nước, biến dạng của các
công trình lân cận.
7

Tháp đôi Trung tâm thương mại thế giới ở New York- Mỹ bằng thép gồm
110 tầng với độ cao 405m được đặt trên đá phiến Manhatan tại độ sâu 21m.
Khối lượng đất đắp, đá và đá đào hố móng trong phạm vi 6,4ha là 11,6 triệu m
P
3
P.
+ Hố móng có kết cấu gia cố và hố móng không có kết cấu gia cố:
- Móng có kết cấu gia cố: là loại móng hố đào cần phải có kết cấu nhằm
gia cố đất ở mái hố móng để làm ổn định của mái đào hố móng, ngăn chặn các
hiện tượng đất mái đào hố móng bị sạt trượt hoặc bị phình ra. Loại móng này
thường áp dụng trong xây dựng nhà dân dụng tại các đô thị do điều kiện công
trường thi công chật hẹp, nên phải mở mái đào thẳng đứng, đồng thời có những
lực xung quanh hố móng ép thẳng xuống gây ra lực đẩy mái hố móng phình ra
gây mất ổn định mái hố móng; các công trình thủy lợi với điều kiện thi công khó
khăn, không hạ thấp được mực nước ngầm hoặc các công trình ngầm…
- Hố móng có kết cấu gia cố được phân thành nhiều loại, phổ biến hiện
nay trong thực tế thường dùng hai loại hố móng có kết cấu gia cố như sau:

+ Hố móng có kết cấu gia cố bằng cọc chống
+ Hố móng có kết cấu gia cố bằng cọc neo

Hình 1-5. Hố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ văng chống chữ H
8


Hình 1-6. Hố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ thang ngang chống

Hình 1-7. Các loại neo dùng với tường cừ: (a) neo bản hay dầm, (b) neo
giằng, (c) neo cọc đứng, (d) neo dầm cọc xiên chống đỡ
9

- Móng không có kết cấu gia cố: là loại móng hố móng không cần kết
cấu gia cố đất ở mái hố móng mà mái hố móng vẫn giữ được ổn định.

Hình 1-8. Hố móng cống tiêu tự chảy
1.2. Đặc điểm của hố móng
Hố móng có các đặc điểm như sau:
Hố móng là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là
tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan đến tính địa phương, điều kiện địa chất
của mỗi vùng khác nhau thì đặc điểm của hố móng cũng khác nhau. Hố móng
là một khoa học đan xen giữa các khoa học về đất đá, về kết cấu và kỹ thuật
thi công, là một loại công trình mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen của
nhiều nhân tố phức tạp, và là ngành khoa học kỹ thuật tổng hợp đang còn chờ
phát triển về mặt lí luận.
Do hố móng là loại công việc có giá thành cao, khối lượng công việc lớn,
là trọng điểm tranh giành của các đơn vị thi công, lại vì kỹ thuật phức tạp,
phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, sự cố hay xảy ra, là một
khâu khó về mặt kỹ thuật, có tính tranh chấp trong công trình xây dựng. Đồng

thời cũng là trọng điểm để hạ thấp giá thành xây dựng và đảm bảo chất lượng
công trình.
10

Công trình hố móng có giá thành khá cao nhưng chỉ là công trình tạm
thời nên thường không muốn đầu tư chi phí nhiều. Nhưng nếu để xảy ra sự cố
thì xử lý sẽ rất khó khăn, gây ra tổn thất rất lớn về mặt kinh tế, ảnh hưởng
nghiêm trọng về mặt xã hội và dư luận.
Công trình hố móng đang phát triển theo xu hướng diện tích rộng (chiều
dài, chiều rộng tới hơn trăm mét), độ sâu lớn (hàng chục mét) nên sẽ gặp
nhiều loại đất đá, hiện tượng địa chất khác nhau, không có lợi cho sự ổn định
của hố móng (đất yếu, mực nước ngầm cao, cát đùn, cát chảy)…
Các công trình cao tầng tại các thành phố thường ở các khu đất hẹp, mật
độ xây dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông hạn chế nên điều kiện thi công
khó khăn. Lân cận hố móng đào thường đã có các công trình, nhà ở nên
không thể đào có mái dốc lớn, yêu cầu đối với việc ổn định và khống chế
chuyển dịch là rất nghiêm trọng.
Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ thấp
mực nước ngầm, đào đất đều có thể sinh ra những ảnh hưởng hoặc khống
chế lẫn nhau, tăng thêm các nhân tố có thể gây ra sự cố.
Tính chất của đất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện ẩn
dấu của địa chất và tính phức tạp, tính không đồng đều của điều kiện địa chất
thủy văn thường làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện
được cho tình hình tổng thể của các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác tương
đối thấp, tăng thêm khó khăn cho thiết kế và thi công công trình hố móng.
Đào hố móng trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều
kiện hiện trường phức tạp khác rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn định hố
móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu gia cố bị dò nước
nghiêm trọng hoặc bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng
các công trình xây dựng, các công trình ngầm và đường ống xung quanh.

11

Công trình hố móng nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn
đất, chống giữ, ngăn nước, hạ thấp mực nước ngầm, đào đất, trong đó chỉ có
một khâu nào đó thất bại thì cũng sẽ dẫn đến sự cố cho hố móng.
Thi công hố móng thường kéo dài (vài tháng đến vài năm) nên sẽ chịu
tác động của thời tiết, khí hậu (như mưa, nắng); móng bị ngập nước khi mưa,
khi nước ngầm dâng cao; đá chịu tác dụng phong hóa khi đào để lộ ra. Sự
thay đổi ứng suất khi thi công mái dốc sẽ được thấy như trong hình 1-10.


Hình 1-9. Sự thay đổi ứng suất khi thi công mái dốc
1.3. Tổng quan công tác thiết kế và xử lý hố móng đào mở không gia cố
Những hố móng nông có thể đào được mà không cần chống đỡ xung
quanh nếu như có khoảng không tương đối rộng, đủ để tạo được mái dốc tự
ổn định. Độ dốc của mái phụ thuộc vào loại đất, đá và các đặc tính của chúng,
vào điều kiện thời tiết và khí hậu, vào chiều sâu hố móng và khoảng thời gian
để móng lộ thiên. Các mái đất đá được đào thường có độ dốc lớn nhất có thể
có với từng loại đất đá và sự xuất hiện một vài chỗ trượt nhỏ nói chung cũng
không nguy hiểm.
12

Theo tiêu chuẩn ngành 14TCVN 447-1987 về công tác đất thi công và
nghiệm thu : Thi công công tác đất phần đào hào và hố móng, với loại đất
mềm được phép đào hố móng có vách đứng không cần gia cố, trong trường
hợp không có công trình ngầm bên cạnh và ở trên mực nước theo quy định sau:
Loại đất
Chiều sâu hố/móng
- Đất cát, đất lẫn sỏi sạn
Không quá 1 m

- Đất cát pha
Không quá 1,25m
- Đất thịt và đất sét
Không quá 1,5m
- Đất thịt chắc và đất sét trắng
Không quá 2m
+ Độ dốc lớn nhất cho phép của mái đào hố móng khi không cần gia cố,
trong trường hợp nằm trên mực nước ngầm (kể cả phần chịu ảnh hưởng của
mao dẫn) và trong trường hợp nằm dưới mực nước ngầm nhưng có hệ thống
tiêu nước phải chọn theo chỉ dẫn ở bảng sau:


Loại đất
Độ dốc lớn nhất cho phép khi chiều sâu hố móng bằng
1,5
3,0
5,0
Góc
nghiêng
của mái
đất
Tỷ lệ
độ dốc
Góc
nghiêng
của mái
đất
Tỷ lệ
độ dốc
Góc

nghiêng
của mái
đất
Tỷ lệ
độ
dốc
Đất mượn
56
1:0,67
45
1:1
38
1:1,25
Đất cát và cát cuội sỏi
63
1:0,5
45
1:1
45
1:1
Đất cát pha
76
1:0,25
56
1:0,67
50
1:0,85
Đất thịt
90
1:0

63
1:0,5
53
1:0,75
Đất sét
90
1:0
76
1:0,25
63
1:0,5
Hoàng thổ và những
loại đất tương tự
trong trạng thái khô
90
1:0
63
1:0,5
63
1:0,5
13

Theo kinh nghiệm thực tế thi công độ dốc lớn nhất của vách hố móng, hố
đào không có gia cố được cho trong bảng 1-1
Bảng 1-1. Độ dốc lớn nhất của vách hố móng, vách hào không có gia cố
Loại đất đá
Chiều sâu hố
móng <3m
Chiều sâu hố móng
3 -:- 6m

Đất đắp, á cát dẻo, cát, sỏi, cuội
1 : 1,25
1 : 1,5
Á cát cứng, sét và á sét dẻo mềm
1 : 0,67
1 : 1
Sét và á sét dẻo cứng
1 : 0,67
1 : 0,75
Sét và á sét nửa cứng và cứng
1 : 0,5
1 : 0,67
Đá vụn rời
1 : 0,1
1 : 0,25
Đá chặt
Thẳng đứng
1 : 0,1
Khi đào hố móng có độ sâu nhỏ hơn 5m trong đất có độ ẩm tự nhiên,
đồng nhất và không có nước ngầm thì độ dốc của vách hố móng có thể lựa
chọn theo các bảng 1-2, 1-3, 1-4.
Bảng 1-2. Độ dốc lớn nhất của vách hố móng có độ sâu <=5m (không có gia cố)
Loại đất
Độ dốc vách hố
Đào đất bằng tay
và đổ đất lên
miệng hố
Đào đất bằng máy
Đào đất ở dưới
đáy hố móng

Đào đất ở trên bờ
hố móng
Đất cát
1:1
1:0,75
1:1
Đất bột cát
1:0,67
1:0,5
1:0,75
Đất sét bột
1:0,5
1:0,33- 1:0,75

Đất sét
1:0,33
1:0,25
1:0,67
Đất có sỏi, cuội
1:0,67
1:0,5
1:0,75
Than bùn
1:0,33
1:0,25
1:0,67
14

Bảng 1-3.
Độ dốc theo loại đất, trạng thái đất

Loại đất Độ chặt
Độ dốc cho phép (cao/ rộng)
Độ dốc <5m Dốc cao 5-10m

Đất đá sỏi
Chặt
Chặt vừa
Hơi chặt
1:0,35- 1:0,5
1:0,5- 1:0,75
1:0,75- 1:1
1:0,5- 1:0,075
1:0,5- 1:1
1:1- 1:1,25
Đất bột G<0,5 1:1- 1:1.25 1:1,25- 1:1,5

Đất sét bột
Rắn chắc
Rắn dẻo
Có thể nặn
1:0,75
1:1- 1:1,25
1:1,25- 1:1,5

Đất sét Rắn chắc
Rắn dẻo
1:0,75- 1:1
1:1- 1:1,25
1:1- 1:1,25
1:1,25- 1:1,5

Đất sét tàn tích
đá granit
Rắn dẻo
Có thể nặn
1:0,75
1:0,85- 1:1,25
1:1,1

Đất lấy tạp
Phế thải xây
dựng chặt vừa
hoặc chặt chắc
1:0,75- 1:1
Đất cát 1:1 (hoặc góc
nghỉ tự nhiên)

Bảng 1-4. Độ dốc của vách đá
Loại đá
Mức độ phong
hóa
Độ dốc cho phép (cao/ rộng)
Độ dốc< 5m Dốc cao 5-10m

Đá rắn chắc
Phong hóa nhẹ
Phong hóa vừa
Phong hóa mạnh
1:0,1- 1:0,2
1:0,2- 1:0,35
1:0,35- 1:0,8

1:0,2- 1:0,35
1:0,35- 1:0,5
1:0,8- 1:0,75

Đá mềm
Phong hóa nhẹ
Phong hóa vừa
Phong hóa mạnh
1:0,35- 1:0,5
1:0,5- 1:0,75
1:0,75- 1:1
1:0,5- 1:0,75
1:0,75- 1:1
1:1- 1:1,25
15

1.3.1. Tình hình ứng dụng hố móng không gia cố trong xây dựng các công
trình thủy lợi (hố móng nông):

Hình 1-10. Hố móng trạm bơm Đào Xá, huyện Phú Xuyên

Hình 1-11. Hố móng cống tiêu tự chảy xã Hoàng Long, huyện Phú Xuyên

Hình 1-12. Hố móng trạm bơm Nhân Hiền, huyện Thường Tín
16


Hình 1-13. Hố móng bể hút trạm bơm Đoàn Xá, huyện Ứng Hòa

Hình 1-14. Móng cống xả qua đê trạm bơm Cao Bộ, huyện Thanh Oai

17


Hình 1-15. Hố móng trạm bơm Bình Phú, huyện Thạch Thất
1.3.2. Ưu, nhược điểm và các sự cố thường gặp của hình thức hố móng
không gia cố:
- Ưu điểm:
+ Về kinh tế, kỹ thuật: kỹ thuật thi công hố móng không gia cố đơn giản
không yêu cầu kết cấu gia cố phức tạp, dễ thi công có thể sử dụng cả nhân
công thủ công và máy móc thiết bị nên làm giảm thời gian thi công hố móng
và giảm giá thành thi công hố móng.
+ Về tính phổ biến áp dụng: hố móng không gia cố phù hợp với nhiều
loại hố móng công trình, được áp dụng phổ biến hiện nay với những nơi có
nền địa chất tốt, những nơi có mặt bằng thi công không quá chật hẹp và
những công trình có quy mô nhỏ
- Nhược điểm:
+ Do mái hố móng không được gia cố nên hố móng không gia cố không áp
dụng được ở những nơi có nền địa chất yếu, những nơi có mực nước ngầm cao.
+ Do hố móng không gia cố thường phải mở mái hố đào, nên không áp
dụng được những nơi có mặt bằng thi công chật hẹp, và những nơi có áp lực
tĩnh, áp lực động phía bên trên mái hố móng.