BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

PHẦN I
BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Đàm Minh Anh

- 1 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

1. Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng.
Mô tả sơ bộ cấu tạo địa chất khu vực:
Tại lỗ khoan BH1, khoan xuống cao độ là - 34m, gặp 3 lớp đất như sau:
 Lớp 1:
Lớp 1 là lớp bùn sét, có màu xám, xám đen, lẫn hữu cơ. Chiều dày của lớp xác định
được ở BH1 là 11.30 m, cao độ mặt lớp là 0.00m, cao độ đáy là -11.30 m. Lớp đất có độ
ẩm W = 59.1%, độ bão hòa Sr = 98.4%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 1.14
 Lớp 2:
Lớp 2 là lớp sét màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, phân bố dưới lớp 1. Chiều dày
của lớp là 15.20m, cao độ mặt lớp là -11.30m, cao độ đáy là -26.70m. Lớp đất có độ ẩm
W = 29.7%, độ bão hòa Sr = 98.8%. Lớp đất ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.33
 Lớp 3:
Lớp thứ 3 gặp ở BH1 là lớp sét, màu xám vàng, xám xanh, nâu đỏ loang lổ, trạng

thái nửa cứng, phân bố dưới lớp 2. Chiều dày của lớp là 7.3 m, cao độ mặt lớp là -26.7 m,
cao độ đáy lớp là -34.00. Lớp đất có độ ẩm W = 21.5%, độ bão hòa Sr = 97.2%. Lớp đất
ở trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.14
2. Nhận xét và kiến nghị
Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu và qui mô công trình
dự kiến xây dựng, em xin có một số nhận xét và kiến nghị sau:
 Nhận xét:
+ Điều kiện địa chất công trình trong phạm vi khảo sát nhìn chung là khá phức tạp,
có nhiều lớp đất phân bố và thay đổi khá phức tạp.
+ Lớp đất số 1 là lớp đất yếu do chỉ số xuyên tiêu chuẩn và sức chịu tải nhỏ, lớp 2, 3
có trị số SPT và sức chịu tải khá cao. (Lớp 2: IL = 0.33; SPT > 15; Lớp 3: IL = 0.14, SPT
cao)
+ Lớp đất số 1 dễ bị lún sụt khi xây dựng trụ cầu tại đây.
 Kiến nghị
+ Với các đặc điểm địa chất công trình tại đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma
sát bằng BTCT cho công trình cầu và lấy lớp đất số 3 làm tầng tựa cọc.
+ Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất số 3 để tận dụng khả năng chịu ma sát của
cọc.

Đàm Minh Anh

- 2 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

PHẦN II
THIẾT KẾ KĨ THUẬT

Đàm Minh Anh

- 3 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

1. Lựa chọn kích thước công trình và bố trí cọc trong móng
1.1. Lựa chọn kích thước và cao độ bệ móng, mũi cọc.
1.1.1. Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT).
Vị trí xây dựng trụ cầu ở xa bờ và phải đảm bảo thông thuyền và sự thay đổi mực
nước giữa MNCN và MNTN là tương đối cao. Xét cả điều kiện mỹ quan trên sông, ta
chọn các giá trị cao độ như sau:
MNCN  1m 
  0.3m.
MNTT  H tt 

Cao độ đỉnh trụ CĐĐT chọn như sau: max 

Trong đó:
+ MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4,5 m
+ MNTT: Mực nước thông thuyền
+ H tt : Chiều cao thông thuyền,

Ở đây theo số liệu cho thì sông không thông thuyền
Ta có :
 CĐĐT = 4,5 + 1 – 0.3 = 5,2 m.
Vậy: CĐĐT = + 5,2 m
1.1.2. Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB).
CĐĐB  MNTN - 0.5m
MNTN = 2,0 m
 CĐĐB  2,0 - 0,5 = 1,5 m
Vậy Chọn cao độ đỉnh bệ là: CĐĐB = + 1,5 m.
1.1.3. Cao độ đáy bệ.
Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb
Trong đó: Hb: Chiều dày bệ móng (Hb = 1.5m  2m ). Chọn Hb = 2 m.
 Cao độ đáy bệ = 1,5 - 2.0 = - 0.5 m.

Đàm Minh Anh

- 4 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Vậy chọn các thông số thiết kế như sau:

Hình 2: Tổng hợp các thông số thiết kế
Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5,2 m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1,5 m

Cao độ đáy bệ là: CĐĐAB = - 0,5 m
Bề dầy bệ móng: Hb = 2 m.
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0,8 + 0,6 = 1,4 m
1.1.4. Chọn kích thước và cao độ mũi cọc.
 Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước là 0.45x0.45m; được đóng
vào lớp số 3 là lớp sét ở trạng thái nửa cứng. Ngoài ra mũi cọc được đặt vào trong lớp đất
chịu lực tối thiểu là 5d.
Vậy, chọn cao độ mũi cọc là – 30.50m
Như vậy cọc được đóng vào trong lớp đất 3 có chiều sâu là 3.30m
 Chiều dài của cọc (Lc) được xác định như sau:
Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC
Lc = 1.5 - 2.0 - (- 30.50) = 30 m.
Trong đó:
CĐĐB
= 1.5 m: Cao độ đỉnh bệ
Hb
= 2.0 m: Chiều dày bệ móng
CĐMC
= - 30.50 m: Cao độ mũi cọc
 Kiểm tra:

Lc
30

 66.67  70 => Thoả mãn yêu cầu về độ mảnh.
d 0.45

 Tổng chiều dài đúc cọc sẽ là: Lcd = Lc + 1m = 30 + 1m = 31m. Cọc được tổ hợp từ
3 đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 31 m = (2 x 10 + 11)m. Như vậy hai đốt thân cọc
chiều dài là 10m và đốt mũi có chiều dài 11m. Các đốt cọc sẽ được nối với nhau bằng

hàn trong quá trình thi công đóng cọc.
2. Lập tổ hợp tải trọng tác tại đỉnh bệ với MNTN
Đàm Minh Anh

- 5 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

2.1. Tính toán thể tích trụ
2.1.1. Tính chiều cao thân trụ
Chiều cao thân trụ Htr:
Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT.
Htr = 5.2 – 1.5 - 1.4 = 2.3 m.
Trong đó:

Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = +5.2 m
Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1.0 m
Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4m.

2.1.2. Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc).

NGANG CÇU

Dä C CÇU
No

Mo

Ho

80

170

V1

800

60

V2
150

25

25

25

120

150

V3
230

25

450

Hình 3: Phân chia tính thể tích trụ
Thể tích trụ toàn phần Vtr:
Vtr = V1 + V2 + V3 =
= 8 1.7  0.8 

(8  4.5  0.25  2)
 1.2 2
1.7  0.6  (
 (4.5  1.2) 1.2)  2.3
2
4

= 10.88 + 6.63 + 11.71 = 29.22m3.
2.1.2. Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc).
Thể tích trụ toàn phần Vtn :
Vtn = Str x (MNTN - CĐĐB)
=(
Trong đó:

 1.2 2
4

 (4.5  1.2) 1.2)  (2.0  1.5)  2.55m3

MNTN = +2.0 m: Mực nước thấp nhất.

Đàm Minh Anh

- 6 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

CĐĐB = +1.5m: Cao độ đỉnh bệ.
Str: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m2.
2.2. Lập các tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN
Tiến hành Tính các tải trọng: thẳng đứng. lực ngang và mômen đối với mặt cắt đỉnh
bệ ứng với mặt cắt tự nhiên. Đề bài đã cho ta Tải trọng ở TTGHSD ta phải tiếp tục tính ở
TTGHCĐ
Bảng 1: Tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN

Tải trọng

Đơn vị

TTSD

N ot - Tĩnh tải thẳng đứng

kN

6000

N oh - Hoạt tải thẳng đứng

kN

3200

H h - Hoạt tải nằm ngang

kN

130

M o - Hoạt tải mômen

kN.m

1100

Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1,75
Tĩnh tải: n = 1,25
bt = 24,50 (kN/m3): Trọng lượng riêng của bê tông.
n= 9,81 (kN/m3): Trọng lượng riêng của nước
2.2.1. Tổ hợp tải trọng theo phương dọc ở TTGHSD.
 Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: Ntt
N tc  N ho  ( N to   bt  Vtr )   n  Vtn

N tc  3200 + (6000 + 24.50 x 29.22) – 9.81 x 2.55 = 9890.87 kN

 Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu:
Htc = Ho = 130 kN
 Mômen tiêu chuẩn dọc cầu:
M tc  M o  H ho  (CĐĐT – CĐĐB)
M tc  1100  130  (5.2  1.5) =1581 kN.m

2.2.2. Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu ở TTGHCĐ.
 Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu

N tt  1,75  N o 1,25  ( Nto   Vtr )   n Vtn
h
bt
Đàm Minh Anh

- 7 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

N tt  1,75  3200  1,25  (6000  24,50  29,22)  9.81 2,55
N tt  13969,85 kN

 Tải trọng ngang tính toán dọc cầu:
Htt = 1.75x H ho = 1.75x130 =227,5 kN.
 Mômen tính toán dọc cầu:
M tt  1.75  M o  1.75  H ho  (CĐĐT – CĐĐB)

M tt  1.75  1100  1.75  130  (5,2  1.5) =2766,75 kN.m
Bảng 2: Tổng hợp tải trọng tác dụng theo phương dọc cầu với MNTN
Tải trọng

Đơn vị

TTGHSD

TTGHCĐ

Tải trọng thẳng đứng

kN

9890,87

13969,85

Tải trọng ngang

kN

130

227,5

kN.m

1581

2766,75

Mômen

Đàm Minh Anh

- 8 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

3. Xác định sức kháng nén dọc trục của cọc đơn
3.1. Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu.
Chọn vật liệu
+ Cọc bê tông cốt thép
+ Tiết diện của cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m
+ Bê tông có f c' = 28MPa
+ Thép ASTM A615, có f y = 420 MPa
Bố trí cốt thép trong cọc
+ Cốt chủ : Chọn 8#24, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc.

450

50 2@175=350 50

+ Cốt đai : Chọn thép  8

50 2@175=350 50
450
Hình 4. Mặt cắt ngang cọc BTCT
 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR
Dùng cốt đai thường, ta có: PR = xPn = x 0.8x{0.85x f c' x(Ag – Ast) + fyxAst}
Trong đó:
 : Hệ số sức kháng của bê tông,  = 0.75

f c' : Cường độ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

f y : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép (MPa).
Ag : Diện tích mặt cắt nguyên của cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2
Ast: Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2
Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(202500– 3096) + 420x3096}
= 3925222.78N  3925.23KN.
Đàm Minh Anh

- 9 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

3.2. Sức kháng nén dọc trục theo đất nền QR
Sức kháng nén dọc trục theo đất nền được xác định như sau: QR =  qpQp   qsQs

Với: Qs  qs.A s ; Qp  qp .A p
Trong đó: Qp: Sức kháng mũi cọc (MPa)
qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs: Sức kháng thân cọc (MPa)
qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
Ap: Diện tích mũi cọc ( mm2 )
As: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 )

 qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc.
 qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc.

qs  0.7 v trong đất sét với  v  0.8 ta có: qs  0.56
q  0.7 v trong đất sét với  v  0.8 ta có: q  0.56
3.2.1. Sức kháng thân cọc Qs
Do thân cọc ngàm trong 3 lớp đất, đều là lớp đất sét nên ta tính Q s phương theo
phương pháp .
 Theo phương pháp : Sức kháng đơn vị thân cọc qs như sau: qs  Su
Trong đó:
Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu
 : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su và tỷ số Db/D và hệ số dính được tra bảng theo
tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Hình 10.7.3.3.2a-1
Ở đó Db là chiều sâu cọc trong lớp đất chịu lực, D: đường kính cọc
Đồng thời ta cũng tham khảo công thức xác định  của API như sau :
- Nếu Su  25 Kpa    1.0

 Su  25KPa

 50KPa 

- Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa    1  0.5

- Nếu Su  75 Kpa    0.5
 Lớp 1:
Ta có: Su= 15.7 kN/m 2 = 15.7 kPa = 0.0157 MPa.
Tham khảo công thức xác định  của API
Su= 15.7 kN/m 2  25 Kpa    1.0
 Lớp 2:
Ta có: Su = 34.7 kN/m 2 = 34.7 kPa = 0.0347MPa.
Đàm Minh Anh

- 10 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Sử dụng công thức của API với Su= 34,7 kPa ta có:

 S  25KPa
 34.7  25 
   1  0.5 u
 0.903
  = 1  0.5

 50 
 50KPa 
 Lớp 3:
Ta có: Su = 48.9 kN/m 2 = 48.9 kPa = 0.0489 MPa.

Sử dụng công thức của API với Su= 48.9 kPa ta có :

 S  25KPa
 48.9  25 
   1  0.5 u
 0.761
  = 1  0.5

 50 
 50KPa 
Bảng 3: Sức kháng thân cọc Qs ở các lớp đất

Tên lớp

Độ sâu
lớp đất
(m)

Cường độ
Hệ số
kháng cắt:
kết dính
Su
xói: L (mm)

(N/mm2)
Chiều dày
lớp đất Sau

qS

(N/mm2)

Qs
=qs.4.450.L
(N)

Lớp 1

11.3

9100

0.0157

1.00

0.0157

257166

Lớp 2

26.70

15400

0.0347

0.903

0.0313

867636

Lớp 3

34

33000

0.0489

0.761

0.0372

220968

Sức kháng thân cọc như sau:
QS= 257166 + 867636 + 220968 = 1345770 N
3.2.2. Sức kháng mũi cọc Qp
Sức khángđơn vị mũi cọc trong đất sét bão hòa qp xác định như sau: qp = 9.Su
Trong đó: Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu
Mũi cọc đặt tại lớp 3 có: Su = 48.9 kN/m 2 = 0.0489 Mpa
=> Qp = Ap qp = 4502 x 9 x 0,0489 = 89120.25 N
Vậy Sức kháng nén dọc trục theo đất nền:
QR =  qpQp   qsQs = 0.56 (1345770 + 89120.25) = 803538.65 N = 803.54 kN
3.3. Sức kháng dọc trục của cọc đơn :

Ptt  min(PR,QR ) =min( 3925.23 ; 803.54) = 803.54 kN.

4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc1
4.1. Xác định số lượng cọc

n

N
Ptt

Đàm Minh Anh

- 11 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN), N = 13969.85 kN
Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN), Ptt = 803.54 kN
Thay số: n 

13969.85
 17.38 . Chọn n = 28 cọc.
803.54

4.2. Bố trí cọc trong móng
4.2.1. Bố trí cọc trên mặt bằng
Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 quy định:

 Khoảng cách từ mặt bên của bất kì cọc nào tới mép gần nhất của móng phải
lớn hơn 225mm.
 Khoảng cách tim đến tim các cọc không được nhỏ hơn 750mm hoặc 2.5 lần đường
kính hay bề rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn.
Với n = 28 cọc được bố trí theo dạng lưới ô vuông trên mặt bằng và được bố trí
thẳng đứng trên mặt đứng, với các thông số :
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu là 4. Khoảng cách tìm các hàng cọc theo
phương dọc cầu là 1200 mm.
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 7. Khoảng cách tim các hàng cọc theo
phương ngang cầu là 1200 mm.
+ Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và

3@120=360
50

460

50

ngang cầu là 500 mm.

5@120=600
50

50

720
Hình 5. Mặt bằng cọc

Đàm Minh Anh

- 12 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

4.2.2. Tính thể tích bệ.
Với 28 cọc bố trí như hình vẽ, ta có các kích bệ là: 4600mm x 8200mm. Trong đó :
a = (4600 - 1200) : 2 = 1700 mm.
b = (8200 - 4500) : 2 =1850 mm.
Chiều dày bệ: 2000 mm
Thể tích bệ là: Vb = 8200 x 4600 x 2000 = 75.44x109 mm3 = 75.44 m3.
4.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ

+5.20(C§ § T)

120

150
25

25

N

b=125

b=125

Mx

Hy ?

-1.00(C§ § AB)

25

My

a=170

Hx

0.00

200

Mx ?

N

a=170
+1.00(C§ § B)

Hy
N?

25
+2.00(MNTN)

N?
Hx ?

My ?

200

450

170

+4.50(MNCN)

520

150

60 80

800

doc t r u cau
N
My
Hx
60 80

Ng a n g t r u c a u
N
Mx
Hy

460

700

Hình 6. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
4.3.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
 Tải trọng thẳng đứng:
SD
N SD
2  N 1  (  bt   n )xVb

= 9890.87+ (24.5 - 9.81) x 75.44 = 10999.08 kN.
 Tải trọng ngang:
SD
H SD
2  H1  130 kN.

 Mômen
SD
SD
M SD
2  M 1  H1 xH b = 1581 + 130x2 = 1841 kN.m

4.3.2. Trạng thái giới hạn cường độ

 Tải trọng thẳng đứng:

N C2§  N1C§  (1.25x bt   n )xVb
= 13969.85+ (1.25x24.5 - 9.81) x 75.44 = 15540.13 kN
 Tải trọng ngang:
H 2CĐ  H1CĐ  227,5 kN.

 Mômen
Đàm Minh Anh

- 13 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

M C2§  M 1C§  H1C§ xH b = 2766.75 + 227.5 x 2 = 3221.75 kN.m
Bảng 4: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ
Tải trọng

Đơn vị

TTGHSD

TTGHCĐ

Tải trọng thẳng đứng

kN

10999.08

15540.13

Tải trọng ngang

kN

130

227.5

Mômen

kN.m

1841

3221.75

Đàm Minh Anh

- 14 -

Đường Bộ K48

Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

5. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I
5.1. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
5.1.1. Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc
Tính theo chương trình FB-Pier
Khai báo các thông số, chạy chương trình, được kết quả như sau:
**********************************************
***** Final Maximums for all load cases *****
**********************************************
Result Type
Value
Load Comb. Pile
*** Maximum pile forces ***
Max shear in 2 direction
-0.5361E-01 KN
1
0
14
Max shear in 3 direction
-0.6795E+01 KN
1
0
28
Max moment about 2 axis -0.4549E+01 KN-M
1
0
6

Max moment about 3 axis 0.5631E-01 KN-M
1
0
14
Max axial force
-0.6493E+03 KN
1
0
3
Max torsional force
0.0000E+00 KN-M
0
0
0
Max demand/capacity ratio

0.2528E+00

1

0

3

Do đó: Nmax = 649.3 KN, vậy lấy giá trị là Nmax = 649.3 KN để kiểm toán.
5.1.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn:
Nmax + N  Ptt
Trong đó:
Ptt: Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn

Nmax: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một cọc, Nmax = 649.3KN
N: Trọng lượng bản thân cọc
Ta có: N = 0.45 x 0.45 x 29 x 24.5= 143.88 KN
Kiểm toán:
Nmax + N = 649.3 + 143.88 = 793.18 kN  Ptt= 803,54 kN => Đạt
5.2. Kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc
Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục của nhóm cọc:

Vc  QR  gQg
Trong đó :
VC: Tổng lực gây nén nhóm cọc đã nhân hệ số. VC = 15540,13 (kN)
QR: Sức kháng đỡ dọc trục tính toán của nhóm cọc

g : Các hệ số sức kháng đỡ của nhóm cọc. Ta có: g  0.65
Qg: Sức kháng đỡ dọc trục danh định của nhóm cọc, được xác định như sau
Với đất dính
Đàm Minh Anh

- 15 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Qg = min{ xTổng sức kháng dọc trục của các cọc đơn; sức kháng trụ tương đương}
= min{Qg1; Qg2}
Ta có: Cao độ mặt đất sau xói là: - 2,2 m

Cao độ đáy bệ là
: - 0.5 m
Do vậy sau khi xói lở, đáy bệ không tiếp xúc chặt chẽ với đất, đất trên bề mặt là
mềm yếu, khi đó khả năng chịu tải riêng rẽ của từng cọc phải được nhân với hệ số hữu
hiệu, lấy như sau:
 = 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2.5 lần đường kính
 = 1.00 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính

Mà khoảng cách tim đến tim bằng

1200
 2.67 lần đường kính cọc do đó ta nội
450

suy h :

  0.65 

1.2  2.5d
1  0.65  0.65  1.2  2.5  0.45 1  0.65  0.653
6d  2.5d
6  0.45  2.5  0.45

 Xác định Qg1
Như đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định:
Qs = 1345.77 N
Sức kháng mũi cọc danh định:
Qp = 89.12 kN
Vậy, tổng sức kháng tính toán dọc trục của nhóm cọc trong đất sét:
Qg1 = n x (Qs + Qp) x  = 28 x (1345,77 + 89.12) x 0.653 = 26235.53 kN

 Xác định Qg2
Sức kháng đỡ của phá hoại khối được xác theo công thức:
Qg2 = 2X  2Y ZSu  XYN CSu

Hình 8. Quy đổi
Trong đó :

kích thước nhóm cọc

X : Chiều rộng của nhóm cọc X = 3.1200 + 450 = 4050 mm = 4.05 m
Đàm Minh Anh

- 16 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Y : Chiều dài của nhóm cọc Y = 6.1200 + 450 = 7650 mm = 7.65 m
NC : Hệ số phụ thuộc tỷ số Z/X
Z : Chiều sâu của khối đất dưới bệ cọc, Z = (-2.2) – (- 30.5) = 28.3m
Ta có:

Z 28.3

 6.99  2.5
X 4.05

Do đó: N C  7.5.(1 

0,2 X
0.2  4.05
)  7.5(1 
)  8.29
Y
7.65

Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước trung bình dọc theo chiều sâu của cọc
0.0157  9.1  0.0347 15.4  0.0489  3.3
SU 
 0.0302MPa
9.1  15.4  3.3
Su : Cường độ chịu cắt không thoát nước tại đáy móng(Mpa). Su = 0.0489 Mpa
=> Qg2 = (2x4050+2x7650)x27800x0.0302 + 4050x7650x8.29x0.0489
= 32205420 N = 32205.42 kN
Vậy, Qg= min{Qg1; Qg2} = min {26918.54; 32205.42} kN = 26918.54 kN
Sức kháng dọc trục của nhóm cọc:
QR =  g .Qg  0.65  26918.54  17497.05kN
=> QR =17497.05 > VC = 15540.13 (kN)
=> Đạt

Đàm Minh Anh

- 17 -

Đường Bộ K48

Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

6. Kiểm toán móng theo TTGHSD
6.1. Xác định độ lún ổn định
6.1.1. Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu,
tính đến trọng tâm của lớp đất tính lún.
Với mục đích tính toán độ lún của nhóm cọc, tải trọng được giả định tác động lên
móng tương đương đặt tại 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực (2D b/3) .Tải trọng
phân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương như hình vẽ.

Hình 9. Mô hình quy đổi sang móng tương đương
Db là tính từ lớp đất chịu lực, theo tài liệu khảo sát địa chất lớp 1 là lớp xấu, chỉ có lớp
2, 3 là lớp tốt, lớp chịu lực
Độ sâu bắt đầu từ lớp 2 (lớp chị lực) (tức là từ lớp tốt) là: - 11.3 m
Như vậy ở đây Db= - 11.3 – (-30.5) = 19.2 m

 2Db/3 = 12.8 m.
Như vậy móng tương đương nằm trong lớp 2, cách đáy lớp 2 là:
(15.40 - 12,8) = 2.6 m
Lớp đất tính lún ở bên dưới móng tương đương, có chiều dày như hình vẽ.

Đàm Minh Anh

- 18 -

Đường Bộ K48

Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Hình 10. Phân chia các lớp tính lún
Ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân các lớp đất theo chiều sâu được xác định
như sau:  'o =  z   u
Trong đó :  z : Ứng suất tổng
 u : Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = 2.0 m

hw : là độ sâu so với MNTN. hw= Zi + 2.0

Bảng 5: Ứng suất có hiệu các điểm do trọng lượng bản thân
Đàm Minh Anh

- 19 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Ứng suất (KN/m2)
Trọng

Điểm

Độ sâu
lượng thể
Zi
tích
(m)
i

A
B
C
D
E
E1
E2
E3
F
E4
E5
E6
E7
E8
E9
E10

16.3
16.3
18.8
18.8
18.8
19.3

19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3

0
11.30
24.10
25.40
26.70
27.7
28.7
29.7
30.35
30.7
31.7
32.7
33.7
34.7
35.7
36.7

Z i =

Ứng suất tổng

Zi+1-Zi
(m)

0
11.3
12.80
1.30
1.30
1
1
1
0.65
0.35
1
1
1
1
1
1

Áp lực nước Ứng suất có
lỗ rỗng

hiệu

o
 u   n .hw
  n .( Z i  2) =   

z
u
'

 z

z

0
184.19
240.64
24.44
24.44
19.3
19.3
19.3
12.545
6.755
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3
19.3

19.62
203.81
444.45
468.89
493.33

512.63
531.93
551.23
563.775
570.53
589.83
609.13
628.43
647.73
667.03
686.33

19.62
130.473
256.041
268.794
281.547
291.357
301.167
310.977
317.3535
320.787
330.597
340.407
350.217
360.027
369.837
379.647

0

73.337
188.409
200.096
211.783
221.273
230.763
240.253
246.4215
249.743
259.233
268.723
278213
287.703
297.193
306.683

Vậy, ứng suất có hiệu tại giữa các lớp đất tính lún là:
Lớp đất thứ 1:  'o1 = 200.096 kN/m2
Lớp đất thứ 2:  'o2 = 246.4215 kN/m2
6.1.2. Xác định ứng suất gia tăng do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra
Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ở trạng thái sử dụng gây ra
được xác định theo công thức sau :

 ' 

V
F

F  Atđ .Btđ  ( B g  2.z i .tg ).( Lg  2.z i .tg )
Ta có :

tg 

1
2

=> ' 

Đàm Minh Anh

V
(Bg  zi )(L g  zi )

- 20 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Hình 11. Minh họa quy đổi vùng diện tích điểm tính ứng suất có hiệu
Trong đó :

 ' : Độ tăng ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra
V: Tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn sử dụng, V = 10836.91 KN
Bg: Chiều rộng trên mặt bằng của nhóm cọc. (=X)
Lg: Chiều dài trên mặt bằng của nhóm cọc. (=Y)
Zi : Khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính lún

Ta có bảng tính  ' như sau :

Đàm Minh Anh

- 21 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Bảng 6: Ứng suất có hiệu các điểm do tải trọng ở TTGHSD
Tỉ lệ:

Điểm
tính lún

Bg (m)

Lg (m)

C
D
E
E1
E2
E3
F

E4
E5
E6
E7
E8
E8
E9

4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4.05
4,05

7.65
7.65
7.65
7.65
7.65
7.65
7.65

7.65
7.65
7.65
7.65
7.65
7,65
7,65

Zi (m) (Móng tương
đương)
0.00
1.30
2.60
3.60
4.60
5.60
6.25
6.60
7.60
8.60
9.60
10.60
11.60
12.60

 (kN/m )

 '/  0 '

349.78

226.32
158.99
125.92
102.27
84.75
75.69
71.41
61.00
52.72
46.02
40.53
35.97
32.14

1.86
1,13
0.75
0.56
0.446
0.35
0.31
0.286
0.235
0.196
0.165
0.141
0.12
0.105

'

2

6.1.3. Chiều sâu tính lún ( Hc )
Quy định: Chiều sâu Hc của tầng đất chịu nén tính từ đáy móng đến độ sâu mà ở đó ứng
suất phụ thêm  ' bằng 0.1 ứng suất do trọng lượng bản thân của đất

 '  0,1. 0 '
Qua bảng 5 ta thấy Hc = Zi (E9) = 12.60 m
6.1.4. Xác định độ lún ổn định
- Xác định OCR hay tỉ lệ:  P '/  0 '
Ở đó:

 P ' : Áp lực tiền cố kết ( lấy từ thí nghiệm nén cố kết ). (kN/m2)
 0 ' : Ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất do trọng lượng bản thân đất gây ra. (kN/m2)

Đàm Minh Anh

- 22 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Bảng 7: Tính toán tỷ số cố kết OCR
Lớp đất tính lún

P '

0'

OCR=  P '/  0 '

Giữa lớp tính lún thứ 1(D)

227

200.096

1.134

Giữa lớp tính lún thứ 2(F)

356

246.422

1.445

Vì OCR ở cả 2 lớp tính lún đều lớn hơn 1, nên ta sử dụng công thức tính lún đối với
trường hợp đất quá cố kết ban đầu:

 H c  
p '
 f ' 
Sci  
C

log

C
log

 
  cr
c
1

e

'

'



0 
0
p 
 

Trong đó:
Sci: Độ lún cố kết.
Hc: Chiều cao của lớp đất chịu nén. Hc = 12.60 m
e0: Tỉ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu
Lớp đất tính lún thứ 1 (Lớp 2): e0=0.903
Lớp đất tính lún thứ 2 (Lớp 3): e0 =0.698

f : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng cuối cùng tại điểm giữa lớp đất đang xét
'

 ' : Ứng suất có hiệu tăng thêm tại giữa lớp đất do tải trọng ngoài gây ra
'
f = ' 0   '
'
Giữa lớp tính lún thứ 1:  f  200.096  226.32  427.28
'
Giữa lớp tính lún thứ 2:  f  246.422  75.69  322.112

Cc: Chỉ số nén ép được xác định từ thí nghiệm
Lớp tính lún thứ 1: Cc=0.31
Lớp tính lún thứ 2: Cc=0.22
Ccr: Chỉ số nén ép lại (chỉ số nở), được xác định từ thí nghiệm
Lớp tính lún thứ 1: Cr=0.043
Lớp tính lún thứ 2: Cr=0.028

Đàm Minh Anh

- 23 -

Đường Bộ K48


Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

Hình 12: Đường cong nén cố kết điển hình đối với đất nền quá cố kết-Quan hệ biến

dạng thẳng đứng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983)
 Lớp đất thứ 1:
227
427.28 
 12.60  
S c1  
0.043. log
 0.31. log
 0.579


200.093
227 
1  0.903  

 Lớp đất thứ 2:
356
322.112 
 12.60  
S c1  
0.043. log
 0.31. log
 0.044


246.422
356 
1  0.903  

Sc2 < 0 nên ta tính theo công thức sau:

 H c  
 f ' 
Sci  
C
log
  c

 0 '  
 1  e0   
 12.60  

322.112 

0.22. log
 0.169
=> S c  
246.422 
1  0.903  
1

Vậy độ lún của móng là : Sc = 0.579 + 0.169 = 0.748 m = 74.8 cm

Đàm Minh Anh

- 24 -

Đường Bộ K48

Thiết kế môn học Nền và Móng

Bộ môn Địa – kỹ thuật

6.2. Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc
Cách 1: Kết quả từ cách tính theo móng cọc bệ cao:
 Theo phương ngang cầu:  ngang= 0.00 mm  38mm
 Theo phương dọc cầu:

 dọc = 0.005 m = 5 mm  38mm

Cách 2: Sử dụng phần mền tính toán nền móng FB-PIER ta tính được chuyển vị
theo các phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z) tại vị trí
đầu mỗi cọc như sau :
*** Maximum pile head displacements ***
Max displacement in axial
0.1621E-01 M

1

0

3

Max displacement in x

0.2329E-05 M

1

0

8

Max displacement in y

0.2839E-01 M

1

0

14

Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh cọc là:
 Theo phương ngang cầu:
 Theo phương dọc cầu:

 x = 0.2329.10-5 m = 0.2329.10-2 mm  38mm
 x = 0.2839.10-1 m = 28.39 mm  38mm

Vậy đảm bảo yêu cầu về chuyển vị ngang

Đàm Minh Anh

- 25 -

Đường Bộ K48