Giáo trình nền móng - chương 3 Nền gia cố , TS.Nguyễn Đình Tiến

Ts.nguyễn đình tiến
- 33 -
Ii - nền gia cố.
Định nghĩa:
Ngi ta tỏc dng c hc, vt lý, hoỏ hc nn lm nn t tt lờn (kh
nng bin dng gim, sc chu ti tng ) gi l nn gia c.
+ Tỏc ng c hc: m, lốn ( cc cỏt ), nộn trc ( + thoỏt nc ), n mỡn, b
phn ỏp
+ Tỏc ng vt lý hc: in thm, h nc ngm
+ Tỏc ng hoỏ hc: Pht va xi mng, thu tinh l
ng, hoỏ cht
Sau khi gia c nn t ó khỏc hon ton so vi trc cn cú ỏnh giỏ thit k
nn múng. Hin nay thit k nn gia c cũn thiu nhng ch dn, nhng thng kờ
tin cy. Ni dung thit k múng nụng trờn nn gia c so vi phn A (nn t nhiờn)
cú thờm phn thit k nn, bao gm:
- Bc 1 - Ti liu
- Bc 2 - Chn h múng v nn gia c

- Bc 3 - Vt liu múng v cỏc c trng
ca vt liu nn gia c. (s c th cỏc phn
sau )
- Bc 4 - Chn h
m


- Bc 5 - Chn cỏc c trng múng bxlxh
v cỏc c trng gia c
- Bc 6 n 11 - Tng t phn múng
nụng trờn nn t nhiờn vi lu ý rng phi
kho sỏt li nn gia c ỏnh giỏ gia c v
cú cỏc s liu hiu chnh li múng ó thit

k s b (iu ny khụng lm c trong
ỏn Nn múng, bi vy ch
p thun qui c
rng sau khi gia c nn tt lờn, cú cỏc c trng c lý ly theo kinh nghim).

II.1 - Biện pháp đệm gia cố nền.
Nguyên lý: Thay th 1 phn hoc ton b lp t yu bờn trờn bng cỏc lp t cú
tớnh cht phự hp v m lu cht (cỏt trung, thụ, cui si hay t cp phi c
m lu tng lp m vi , qc, c )
Công dụng: gim lỳn, tng kh nng chu ti, tng tc c kt ca nn
Phạm vi ứng dụng: cụng trỡnh ti trng nh
, cụng trỡnh xõy dng ng, lp yu
khụng dy, h1 4m.
Tài liệu
Hệ móng và
Nền gia cố
Vật liệu móng
nền gia cố.
hm
- bxlxh
- Đặc trng gia cố
Bớc 7
Bớc 8
Bớc 9
- Công trình.
- Nền.
- Các tiêu tuẩn thiết kế: Sgh, [
S/L]
- Đơn, băng, bè
- Mác bê tông , thép Ra

- Lớp đệm lót, lớp bảo vệ.
- Cát làm đệm.
- Kích thuớc móng, đệm.
- Ví dụ đệm cát : cát vàng loại
cát trung đuợc đầm từng lớp
20 - 30cm, đến chặt vừa qc=
800 T/m2;
=300, hđ 1,5
m;
ứng suất đáy móng
Kiểm tra kích thớc đáy
Kiểm tra chiều cao h
o,
tính Fa
Cấu tạo, bản vẽ
Bớc 2
Bớc 3
Bớc 4
Bớc 5
Bớc 1
Bớc 6
Ts.nguyễn đình tiến
- 34 -


b x l
h
1

h

1
h
đ
h
m
p
2

z
(p- '.h )
m

đđ
b x l

z
bt
- Trình tự tính toán:
+ Bc 1 - Ti liu
+
Bc 2 - Chn h múng v nn gia c
+
Bc 3 - Nn gia c cú cỏc c trng vt liu:
vớ d cỏt vng loi cỏt trung cht va, ri tng lp
khong 30cm, m n cht va
, q
c
= 800T/m
2
ữ

1200 T/m
2
, hay e = 0,6 ữ 0,7
Kích thớc: h
đ
tự chọn;

= 30 ữ 45
0
;

= 45 ữ 60
0
hay
thẳng đứng tuỳ vào loại đất và việc gia cố hố đào l
đ

x b
đ
= ( l/b ) + 2h
đ
. tg
+ Bc 4 - Chn hm
+
Bc 5 - Chn cỏc kớch thc múng b x l x h (h0) v cỏc c trng ca nn gia
c

+
Bc 6 - Tớnh ng sut di múng p, p0 v ỏp lc gõy lỳn p
gl

Nếu móng cứng: p
max, min
=
W
M
h
F
N
mtb
00
. +



Nu múng mm p c xỏc nh t bi toỏn dm, bn trờn nn n hi.
Hệ phơng trình
Độ võn
g
trục dầm, bản
p
=
f
1
(z)
Mô hình nền
p
=
f
2

(s) ( =
f
2
(z) )
+ Bc 7 - Kim tra kớch thc ỏy múng b x l (b: bng)
- p
R, p
max
1,2R
- p
2
R
2,
, p
2max
1,2R
2

(Nu mt t tng i phng v thay th mt phn hoc lp 2 yu hn lp 1)
- S
S
gh

- Bớc 8
ữ
10- Tơng tự phần nền tự nhiên
- Bớc 11 - Bản vẽ có thêm phần thể hiện đệm , các ghi chú về đệm và thống kê vật
liệu
II.2 - Biện pháp cọc cát
- Nguyên lý: Lèn chặt lớp đất xốp bên trên bằng ống kín (đờng kính d) với lực

rung lắc, tạo thành những hố rỗng trong đất rồi nhồi cát, sỏi, đá dăm vào hố, đồng
thời đầm hay rung.
Ts.nguyễn đình tiến
- 35 -
- Công dụng:Làm nh thế đất chặt lên e
0
e
nc
. Ngoài ra cọc cát có thể có công
dụng thoát nớc, tăng khả năng chịu tải (R
o
R
nc
) giảm lún (E
o
E
nc
) tăng
nhanh tốc độ cố kết của nền.
- Phạm vi ứng dụng: Nền gia cố cọc cát thích hợp với trờng hợp tải công trình
không lớn, lớp bên trên mềm xốp nhng không thuộc các loại nhạy với tải trọng
động.
Ví dụ các loại sét có hàm lợng sét cao, cố kết chậm, bão hoà, các loại bùn

B trớ cc cỏt
- Thiết kế nền cọc cát
Khi thiết kế sơ bộ có thể chấp nhận giả thiết rằng cọc cát chỉ nén chặt vùng đất, thể
tích nén chặt đúng bằng thể tích cọc, đặc trng W = const
- Dụng cụ: ống thép hay cọc gỗ
- Vật liệu: thờng dùng cát vàng hạt trung thô, đổ từng lớp
50cm và rung hay đầm
đồng thời kéo dần ống lên
- Diện tích cần nén chặt F
nco
rộng hơn đáy móng. Theo kinh nghiệm diện tích cần
nén
chặt rộng hơn đáy móng 0,2b về các phía (hỡnh v)
F
nc
1,4b(l + 0,4b) (móng đơn, bè)
1,4b (móng băng)
- Hệ số rỗng sau khi gia cố e
nc
Kinh nghiệm cho thấy có thể chọn e
nc
0,6 ữ 0,8 đối
với đất nền thuộc loại rời hay:
e
nc
= (W
d
+ 0,5

) với

= W
nh
- W
d
đơn giản hơn e
nc
e
0
- (khoảng trên dới 0,3)
- Đờng kính cọc cát d = 0,3
ữ 0,8m ( thờng chọn 0,4 ữ 0,6m)
- Số lợng cọc:
0
0
2
1
.
4
e
ee
d
F
n
ncnc
+

- Khoảng cách cọc: Thờng bố trí dạng

đều L 0,952.d.
nc
ee
e

+
0
0
1

- Chiều dài cọc h
c
: chọn sơ bộ theo điều kiện địa chất và bề rộng móng dự kiến
h
đ
h
g
d
Đệm cát
b x l
LL
6
0
Cọc cát
thit b thi cụng
Ts.nguyễn đình tiến

- 36 -
- Bề dày lớp đệm h
đ
30cm
Các bớc tiếp theo giống nh đã nói ở phần đệm
Chú ý: Sau khi thiết kế cọc cát
khảo sát nền đã gia cố (ví dụ xuyên, bàn nén
) điều chỉnh lại thiết kế
Kinh nghiệm ở Thái lan cho thấy cọc cát làm tăng sức chịu tải của nền lên 2-5 lần
và biến dạng giảm từ 3-5 lần
[Trong Đồ án Nền móng không làm đợc phần này, vì vậy cho phép coi rằng cọc
cát làm tăng sức chịu tải và môđun biến dạng của nền đất.
R
nc
= 3R
0
(R
0
- Sức chịu tải khi cha gia cố )
E
onc
= 3E
0
(E
0
- Mô đun biến dạng của nền cha gia cố)]
Tóm lại: Trình tự thiết kế móng trên nền gia cố nén chặt bằng cọc cát nh sau:

Trình tự thiết kế cọc cát

Tài liệu
Chọn phơng án móng
trên nền cọc cát
Các đặc trng móng
và nền cọc cát
h
m
Chọn các đặc trng
móng và nền
p lực dới móng
á
Kiểm tra bxh
Kiểm tra h và tính Fa
o
Các kiểm tra khác
Cấu tạo Bản vẽ
- Địa chất
- Công trình
- Các tiêu chuẩn
- Mác bêtông, thép, lớp lót
- Vật liệu: cát vàng hạt trung, sạch và
thi công bằng phơng pháp rung ống kín
theo qui trình đảm bảo sau gia cố enc =
- Cố gắng nông
d , h , h ,F >1,4b(l+0,4b) > n , L
bxlxh
đ
- p
- p

- p
o
gl
p < R , P < 1,2R
S < S
gh
max
- Kiểm tra cờng độ trên tiết diện nghiêng
- Kiểm tra cờng độ trên tiết diện đứng
Thí nghiệm xác định
các chỉ tiêu cơ lí
của nền gia cố
> bố trí lới cọc cát
c
nc
gc
gc
Ts.nguyễn đình tiến
- 37 -
L
d
hg
hđ
Giếng cát
Bấc thấm
Đệm cát
Tải nén trớc (thờng dùng cát đen ẩm)
(Có nhiều loại)
Nớc
II.3. Nén trớc kết hợp với thoát nớc đứng

(ứng dụng hiệu quả với nền cố kết chậm). Nguyên lý cấu tạo của biện pháp
thoát nớc đứng bằng giếng cát hay bấc thấm
+ Giếng cát: khoan tạo lỗ d
đổ cát vàng vào hố đệm cát vàng có bề dày 0,5 m
Khi có áp lực tác dụng
quá trình cố kết xảy ra tốc độ cố kết tăng.
+ Bấc thấm: Về nguyên lý thoát nớc tơng tự giếng cát
Cấu tạo bao gồm 2 phần:
- Lõi: bằng chất dẻo, dầy 2ữ3,5mm, có rãnh, đờng dẫn nớc
- Vỏ lọc: bằng vật liệu tổng hợp, chỉ cho nớc trong đất thoát qua
Bấc thấm có khả năng thi công cơ giới hoá cao.












Các đặc trng:
Giếng cát: Cát vàng vừa-to, đờng kính d(r), bố trí đều cạnh L, chiều dài
h
g
, bề dày đệm h
đ
( 50cm)

Bấc thấm: Loại bấc thấm
qui đổi về giếng d =
2
ba)ba(2 +


+

- Nén trớc:
Trớc khi xây dựng móng hoặc phần trên, ngời ta chất tải nén trớc (thờng dùng
cát đen tới ẩm) với thời gian nén là t
nt
quá trình cố kết xảy ra, và quá trình này
đợc thúc đẩy nhanh khi kết hợp với vật thoát
nớc
nền đất chặt lên, tốt lên nhiều khi
xây dựng công trình có thể S nhỏ, thậm chí
không
lún nếu chọn tải nén trớc và thời gian nén
trớc (t
nt
) thích hợp.

Đặc trng của phơng pháp nén trớc:
p
nt
, t
nt
, B
nt

( nếu dùng cát đen p
nt
=
c

.h
nt
)
Thờng p
nt
= 1-2p công trình và chú ý tốc độ gia tải
Pnt
bnt
h
n
t
Ts.nguyễn đình tiến
- 38 -
Nội dung thiết kế nền:
Chọn trớc các đặc trng của phơng pháp tính toán
Cơ sở lý thuyết: bài toán cố kết thấm đối xứng trục

+


+


=


r
u
r
r
u
C
z
u
C
t
u
hv
.
1
.
2
2
2
2

cố kết đứng cố kết ngang

r- Khoảng cách từ điểm đang xét tới tâm của giếng
C
v
, C
h
- hệ số cố kết đứng, ngang
Kết quả lời giải
S
t
= U.S trong đó
U- độ cố kết
U = 1 -
)(vz
M .
r
M
M
z
- Tra bảng, biểu đồ theo T
v
=
2
h
tC
v
, M
r
- tra theo T
r
=

2
4
.
R
tC
h

Bài toán 1: Cho trớc t
0
US
t
Bài toán 2: Cho trớc U t
0











Trình tự thiết kế:
- Bớc 1: Tài liệu
- Bớc 2: Chọn hệ móng và nền gia cố nén trớc kết hợp vật thoát nớc đứng.
- Bớc 3: Vật liệu móng và sơ bộ chọn theo kinh nghiệm .
- Các đặc trng vật liệu nén trớc.
- Các đặc trng vật liệu của vật thoát nớc.

- Bớc 4: Chọn h
m
.
- Bớc 5: Chọn bxlxh và các đặc trng gia cố khác.
- Bớc 6: Tính p, p
0
, p
gl
.
- Bớc 7: Kiểm tra kích thớc đáy móng (Sau này phải khảo sát hiệu quả gia cố
thiết kế
tính lại)
L
R
r
R
z
Ts.nguyễn đình tiến
- 39 -
+ Kiểm tra khả năng chịu tải của nền (với tốc độ gia tải hợp lý): lấy theo kinh
nghiệm p < R
gc
p
max
1,2R
gc
Ví dụ cũng lấy: R
gc
= 3 - 5.R
0

( R
0
- sức chịu tải trớc khi gia cố )
+ Kiểm tra S < S
gh

Độ lún do nén trớc kết hợp vật thoát nớc S
t
tính đợc theo kinh nghiệm
hoặc lấy tơng ứng bằng 0,8
0
t
nt
S với
0
t
nt
S - độ lún dự báo do nén trớc p
nt
trong trờng
hợp không có giếng cát S = S
0
- S
t
với S
0
- độ lún dự báo do tải trọng công trình gây
ra
- Bớc 8: Kiểm tra chiều cao móng và tính cốt thép.
Chú ý thêm việc tính toán cờng độ móng trong giai đoạn thi công với tải trọng tác

dụng lên hệ móng là tải trọng nén trớc. Các bớc tiếp theo tơng tự nh ở phần
trớc
II.3. VI A K THUT
1. Cu to: Vi a k thut c ch to t Polymer tng hp, dng tm hoc
bng di (t vi chc m n 300m/cun), chia thnh hai loi dt v khụng dt.
Vi a k thut cú tớnh dai, bn, thoỏt nc hoc cỏch nc.
2. Cụng dng: Trong nhiu cụng trỡnh t p, vi a k thut c dựng vi cỏc
chc nng sau:

+ Ngn cỏch cỏc lp t.
+ Tiờu nc, lc hoc ngc li lm lp cỏch nc (chng thm), cụ lp vựng ụ
nhim, vựng cú cỏc mi
+ Gia cng tng n nh, gim bin dng ca nn hay khi p, tng
chn. Trong trng hp ny gi chung l t cú ct.
+ Bo v, chng xúi mũn cho mỏi dc, khi t, chõn cu
Thụng thng vi a k thut
m nhim nhiu chc nng nh trờn.

1. phõn cỏch 2. tiờu thoỏt nc 3. thm 4.Bo v 5. gia c t






6. gia c nn ng 7.Gia c mỏi dc
Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn
- 40 -
3. Các đặc tính của vải địa kỹ thuật.
Bao gồm các đặc tính về khối lượng riêng, kích cỡ lỗ, kích cỡ tấm vải, vận tốc

thấm, cường độ chịu kéo, xé rách đâm thủng, độ dãn dài, độ bền, khả năng chịu
nhiệt, ánh sáng, ma sát giữa vải và đất….

4. Thiết kế sử dụng vải địa kỹ thuật theo chức năng.
4.1. Thiết kế lớp vải địa kỹ thuật để ngăn cách các lớp đất khác nhau:
Trường hợp này hay gặp trong lĩnh vực đường ôtô, máy bay, sân gôn, nền nhà.
Vải địa kỹ thuật được dùng ngăn cách lớp đá dăm, cát vàng với lớp đất nền.
- Tính toán chống phồng của Vải địa kỹ thuật do tác động của các viên đá dăm,
sỏi cuội.
- Tính toán chọc thủng:
- Tính toán chịu kéo:
4.2. Thiết kế Vải địa thuật để tiêu nước, lọc.
Nội dung bao gồm:
- Tính thấm
- Giữ đất lại.
- Tính bền lâu, khi vải bị bịt kín.
4.3. Thiết kế Vải địa kỹ thuật để gia cường
Nội dung tính toán các lớp vải địa kỹ thuật trong nền gia cố, tường chắn, mái dốc
bao gồm hai nội dung cơ bản:
- Tính toán ổn định (trượt, lật).
- Tính toán độ lún, độ lún lệch.
Có thể tham khảo trình tự thiết kế trong chỉ dẫn của BS-8006: 1995.

Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn
- 41 -
AAA
A
AA
Hiện nay những tính toán này sử dụng phần mền Plaxis, GeoSlope đang phổ biến
và có độ tin cậy cao.

Tính toán nền đắp gia cố vải địa kỹ thuật bằng chương trình Plaxis
Tài liệu tham khảo
1- Tiêu chuẩn thực hành Đất và các vật liệu đắp khác có gia cường (có cốt).
Tiêu chuẩn Anh BS 8006:1995 – Nhà xuất bản Xây dựng.
2- Đất xây dựng - Địa chất công trình và kỹ thuật cải tạo đất trong xây dựng
Trường Đại Học Xây Dựng -Nguyễn Ngọc Bích – Nhà xuất bản Xây dựng.
3 – Công nghệ mới xử lý nền đất yếu.
Nguyễn Viết Trung – Nhà xuất bản giao thông vận tải.
Ts.nguyễn đình tiến
- 42 -
Luyện tập chơng I
Nền gia cố
Phần lí thuyết
1. Nờu nguyờn tc thi cụng, cụng dng ca 3 bin phỏp gia c nn thng dựng
trong thc t xõy dng.
2. Trỡnh by v bin phỏp m cỏt gia c nn:
- Nguyờn lý cu to thi cụng( cú v hỡnh)
- Cụng dng
- Nhng c trng cn thit k(vt liu, kớch thc)
- Nờu iu kin xỏc nh ỏy múng trờn nn m cỏt thay th 1 phn lp t yu.
3. Tng t trỡnh by v bin phỏp cc cỏt gia c n
n.
4. Tng t trỡnh by v bin phỏp nộn trc kt hp vt thoỏt nc ng.
Phần bài tập.
1) Kiểm tra kích thớc đáy móng băng dới tờng trên nền đệm cát theo điều kiện sức

chịu tải của lớp đất dới đáy đệm. Cho biết :
- Độ sâu móng h
m
=1 m, bề rộng móng b= 1,5m và áp lực tính toán dới đáy móng
coi là đêu p = 20T/m
2
.
- Lớp đất bên trên cần gia cố thuộc loại sét pha dẻo nhão dày 3m có = 8
o
; c = 1T/m
2
;
= 1,75T/m
3
.
- Nền đệm cát : cát vàng loại cát trung, đợc rải từng lớp 30cm và đầm tới chặt vừa
q
c
=800T/m
2
; = 1,T/m
3
. Bề dày lớp đệm h
đ
=1m.
2) Xác định số lợng cọc cát gia cố nén chặt đất, khoảng cách cọc và bố trí cọc cát trên
mặt bằng trong trờng hợp móng đơn dói cột nh sau:
- Kích thớc đáy móng bxl = 2x3 m, chôn sâu 1,2m.
- Lớp đất yếu bên trên cần gia cố dày 6,5m thuộc loại cát pha dẻo( B=0,8) có hệ số
rỗng e

o
= 0,996; q
c
=165T/m
2
; = 1,75T/m
3
; = 14
o
; c = 0,85 T/m
2
.
- Cọc cát: Vật liệu là cát vàng thuộc loại cát trung, lèn chặt bằng phơng pháp rung.
Đờng kính d =0,4m; dài 4,8m.
- Lớp đệm cũng là cát trung dày 0,5m.
( Tự chọn diện tích cần nén chặt và hệ số rỗng sau nén chặt e
nc
hay e
tk
).
3) Dự kiến xây dựng công trình nhà ở 5 6 tầng trên khu vực địa chất có đặc điểm nh
sau. Nền đất gồm 3 lớp:
+ Lớp đất 1 có bề dày thay đổi 2,5 4m, thuộc loại sét pha B =1,1.
+ Lớp đất 2 có bề dày tơng đối đều 2m, thuộc loại sét B =0,7.
+ Lớp đất 3 là cát nhỏ có q
c
= 610 T/m
2
, bề dày lớn.
Hãy đề xuất phơng án móng khả thi