Bài giảng Kỹ thuật thi công: Phần 1 (Chương 1) - TS. Nguyễn Duy Long

2/23/2010

G IỚI THIỆU VỀ CÔNG TÁC ĐẤT
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

1

N ỘI

2

DUNG



Các loại công trình đất



Các loại công tác đất



Phân cấp đất theo biện pháp thi công thủ công



Phân cấp đất theo thi công cơ giới



Hệ thống
thố phân
hâ loại
l i đất thống
thố nhất
hất



Phân loại đất theo OSHA – Hoa Kỳ



Các tính chất của đất

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

1


2/23/2010

C ÁC LOẠI CÔNG TRÌNH ĐẤT

3

Loại công
trình đất
Theo thời gian
sử dụng

Lâu dài

Theo mặt bằng
xây dựng

Tạm thời

Chạy dài

Tập trung

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

C ÁC

4

LOẠI CÔNG TÁC ĐẤT



Đào (excavate, dig)



Đắp (embark)



San (cut, level)



Bóc (strip)



Lấp (fill, backfill)



Đầm (compact)
Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

2


2/23/2010

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

5

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

I

Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ,
đất đen
Đất đồi sụt lở hoặc đất nơi khác đem đổ (thuộc nhóm
đất IV trở lại) chưa bị nén chặt

Dùng xẻng xúc
dễ dàng

II

Dùng xẻng cải
Đất cát pha thịt hoặc thịt pha cát
tiến ấn nặng tay
Đất cát pha sét
Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo
xúc được
Đất nhóm III hoặc IV sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến
đổ đã bị nén chặt nhưng chưa đến trạng thái nguyên thổ
Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ tơi
xốp có lẫn gốc rễ cây, mùn rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh
sành kiến trúc đến 10% thể tích, hoặc 50-150 kg/m3
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

6

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

III

Đất sét pha thịt, đất sét pha cát
Đất sét vàng hay cát trắng, đất thịt, đất chua, đất kiềm
ở trạng thái ẩm mềm
Đất cát pha thịt, thịt pha cát, cát pha sét có lẫn gốc rễ
cây, sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc đến 10% thể tích hoặc
50-150 kg/m3
ụ kiến
Đất cát,, đất đen,, đất mùn có lẫn sỏi đá,, mảnh vụn
trúc, mùn rác, gốc rễ cây 10-20% thể tích hoặc 150-300
kg/m3
Đất cát có lượng ngậm nước lớn, trọng lượng 1.7 t/m3
trở lên

Dùng xẻng cải
tiến đạp bình
thường đã ngập
xẻng

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

3


2/23/2010

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

7

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

IV

Đất đen, đất mùn
Đất thịt, đất sét pha thịt, pha cát ngậm nước nhưng
chưa thành bùn
Đất do thân lá cây mục tạp thành, dùng mai cuốc đào
không thành tảng mà vỡ vụn ra, rời rạc như xỉ
Đất thịt, đất sét nặng, kết cấu chặt
ặ , sườn đồi có nhiều cỏ lẫn câyy sim,, mua,, rành
Đất mặt,
rành
Đất nâu mềm

Dùng mai xắn
được

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

8

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

V

Đất thịt màu xám (bao gồm màu xanh lam, màu xám
xanh của vôi)
Đất mặt sườn đồi có ít sỏi
Đất đỏ ở đồi núi
Đất sét trắng kết cấu chặt lẫn mảnh vụn kiến trúc, hoặc
lẫn gốc rễ cây chiếm 10% thể tích hoặc 50-150 k/m3
g thổ có lẫn sỏi đá,,
Đất cát,, đất mùn,, đất đen,, đất hoàng
mảnh vụn kiến trúc chiếm 25-35% thể tích hoặc 300-500
kg/m3

Dùng cuốc bàn
cuốc được

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

4


2/23/2010

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

9

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

VI

Đất thịt, đất sét, đất nâu rắn chắc, cuốc ra chỉ được
từng hòn nhỏ
Đất chua, đất kiềm khô cứng
Đất mặt sườn đồi có lẫn sỏi đá, có sim, mua, rành rành
mọc dầy
Đất thịt, đất sét kết cấu chặt lẫn cuội sỏi, mảnh vụn kiến
ặ 150-300 kg/m3
g
trúc,, g
gốc rễ câyy 10-20% thể tích hoặc
Đá vôi phong hóa già nằm trong đất, đào ra từng mảng
được, khi còn trong đất thi tương đối mềm, đào ra rắn
dần lại, đập vỡ vụn ra như xỉ

Dùng cuốc bàn
cuốc chối tay,
phải dùng cuốc
chim to lưỡi để
đào

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

10

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

VII

Đất đồi lẫn từng lớp sỏi, lượng sỏi 25-35% lẫn đá tảng, Dùng cuốc nhỏ
đá trái đến 20% thể tích
lưỡi nặng đến
Đất mặt đường đá dăm hoặc đường đất rải mảnh sành, 2,5 kg.
gạch vỡ
Đất cao lanh, đất thịt, đất sét kết cấu chặt lẫn mảnh vụn
kiến trúc, gốc rễ cây 20-30% thể tích hoặc 300-500
g
kg/m3

VIII

Đất lẫn đá tảng, đá trái 20-30% thể tích
Đất mặt đường nhựa đường hỏng
Đất lẫn vỏ loài trai ốc, sò dính kết chặt, đào thành tảng
được (vùng ven biển thường đào để xây tường)
Đất lẫn đá bọt

Dùng cuốc chim
nhỏ lưỡi nặng
trên 2,5 kg,
hoặc dùng xà
beng đào được

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

5


2/23/2010

P HÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN

11

PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG

Nhóm
đất

Tên đất

Công cụ tiêu
chuẩn xác
định nhóm đất

IX

Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 30% thể tích cuội sỏi
giao kết bởi đất sét
Đất có lẫn từng vỉa đá phiến, đá ong xen kẽ (loại đá khi
còn trong lòng đất tương đối mềm)
Đất sỏi đỏ rắn chắc

Dùng xà beng,
choòng búa
mới đào được

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

P HÂN CẤP ĐẤT THEO THI

12

CÔNG CƠ GIỚI

Cấp đất

Mô tả

1

Bao gồm đất trồng trọt, đất bùn, cát pha sét, cuội
sỏi có kích thước nhỏ hơn 80mm.

2

Bao gồm sét quánh, đất lẫn rễ cây, cát sỏi, cuội sỏi
có kích thước lớn hơn 80mm.

3

Bao gồm đất sét lẫn sỏi cuội, đất sét rắn chắc

4

Bao gồm đất sét rắn, hoàng thổ rắn chắc, đá được
làm tơi

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

6


2/23/2010

13

H Ệ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT
THỐNG NHẤT

Unified soil
classification
system

Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

14

H Ệ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT
THỐNG NHẤT: CÁC KÝ HIỆU

Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

7


2/23/2010

15

P HÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA
– H OA KỲ


Đá ổn định (stable rock): khoáng vật cứng tự
nhiên có thể đào thẳng đứng và vẫn giữ chặt
được.



Loại A (type A): đất dính với qu > 144 kPa. Đất
không thuộc loại A nếu:


bị nứt



bị rung do xe cộ,
cộ đóng cọc,
cọc hay tương tự



có dốc với độ dốc 4H:1V hay lớn hơn.



đất bị ảnh hưởng của các yếu tố mà cần xếp
loại đất ít ổn định hơn.

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

16

P HÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA
– H OA KỲ



Loại B (type B):


đất dính với 48 kPa < qu < 144 kPa



đất sỏi không dính



đất đã bị tác động nhưng không rơi vào loại C



đất có yêu cầu qu và dính bám thuộc loại A
nhưng bị nứt và rung



đá khô không ổn định



đất có mái dốc không lớn hơn 4H:1V, nhưng chỉ
khi đất xếp loại B.

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

8


2/23/2010

17

P HÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA
– H OA KỲ


Loại C (type C):


đất dính với qu < 48 kPa



đất hạt (granular soil) như sỏi, cát



đất dưới nước hay thấm nước tự do



đá dưới
d ới nước
ớ không

khô ổn
ổ định
đị h



đất có mái dốc 4H:1V hay dốc hơn

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

C ÁC

18

TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT



Độ tơi xốp (%): độ tăng của một đơn vị thể
tích đất ở dạng đã được đào lên so với đất ở
dạng nguyên thổ.



Độ ẩm của đất (%): tỷ lệ của lượng nước
chứa trong đất.



g chống

g xói lở: khả năng
g chống
g lại
ạ
Khả năng
sự cuốn trôi của dòng nước chảy của các
hạt đất



Độ dốc của mái đất: phụ thuộc vào góc ma
sát trong, độ dính, và độ ẩm của đất.

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

9


2/23/2010

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ TƠI XỐP

19





Đất nguyên thổ (V1) < đất đã đầm chặt (V3) <

đất đã đào lên (V2)
Độ tơi xốp: K = V2 - V1 x100%
V1



Độ tơi ban đầu: khi đất nằm trong gầu máy
đào hay trên xe vận chuyển (k1)



Độ tơi cuối cùng: độ tơi khi đã được đầm
chặt (k0)

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

20

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ TƠI XỐP

Tên đất

Hệ số chuyển
từ tự nhiên
sang tơi

Cuội

1.26 – 1.32

Đất sét

1.26 – 1.32

Sỏi nhỏ và trung

1.14 – 1.26

Đất hữu cơ

1.20 – 1.28

Hoàng thổ

1.14 – 1.28

Cát

1.08 – 1.17

Cát lẫn đá dăm và sỏi

1.14 – 1.28

Đá cứng đã nổ mìn tơi

1.45 – 1.50

Đất pha cát nhẹ

1.14 – 1.28

Đất pha cát nhẹ nhưng lẫn cuội sỏi, đá dăm

1.26 – 1.32

Ghi chú

Đối với từng loại
đất cụ thể phải
thí nghiệm kiểm
tra lại hệ số
ố tơi
xốp của đất tại
hiện trường

Đất pha cát nặng không lẫn cuội sỏi, đá dăm 1.24 – 1.30
©2010 N
D L
,T
Đất cát pha có lẫn cuội,
sỏi, đá
dăm
GUYỄN

UY

ONG

IẾN SỸ

1.14 – 1.28

Nguồn: TCVN 4447-1987

10


2/23/2010

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ ẨM

21



Độ ẩm: w =




 w  d
d

100

Với w và d trọng lượng riêng ở trạng thái tự
nhiên (khi ướt )(wet) và sau khi sấy khô (dry)

Phân loại đất theo độ ẩm:


Đất khô: w < 5%



Đất ẩm: 5% < w < 30%



Đất ướt: w > 30%

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:

22

KHẢ NĂNG CHỐNG XÓI LỞ



Để đất không bị xói thì vận tốc dòng nước
không được lớn hơn các giá trị sau:


Đất cát: 0.45 – 0.8 m/s



Đất thịt: 0.8 – 1.8 m/s



Đất đá: 2 – 3.5 m/s

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

11


2/23/2010

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ DỐC CỦA MÁI ĐẤT

23



Độ dốc tự nhiên của đất: i = tg = H/B



Hệ số mái dốc (độ soải): m = 1/i = B/H

©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ DỐC CỦA MÁI ĐẤT

24

Loại đất

Độ dốc lớn nhất cho phép khi chiều sâu hố đào
15m
1.5

3m

5m



i



i



i

Đất mượn

56

1:0.67

45

1:1

38

1:1.25

Đất cát và cát cuội ẩm

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
1:0 25

63

1:0.5
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

Chú thích: Nếu có nhiều lớp khác nhau thì độ dốc xác định theo loại đất yếu nhất.
Đất mượn là loại đất nằm ở bãi thải đã trên 6 tháng không cần nén.
Nguồn: TCVN 4447:1987
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

12

2/23/2010

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ DỐC CỦA MÁI ĐẤT

25



Chiều sâu hố móng tối đa có vách đứng
không cần gia cố:

Loại đất

Chiều sâu hố móng (m)

Đất cát, đất lẫn sỏi sạn

1.00

Đất cát pha

1.25

Đất thịt và đất sét

1.50

Đất thịt chắc và đất sét chắc

2.00

Nguồn: TCVN 4447:1987
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

C ÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT:
Đ Ộ DỐC CỦA MÁI ĐẤT

26



Độ dốc tối đa cho phép theo OSHA – Hoa
Kỳ:

Loại đất
Đá ổn định

Độ dốc (H:V) tối đa cho phép cho
hố đào sâu ít hơn 20ft (6m).
Thẳng đứng (90o)

Loại A

¾:1 (53o)

Loại B

1:1 (45o)

Loại C

1½:1 (34o)

Ghi chú: Tạo dốc hay bậc thang (benching) cho hố đào sâu hơn 20ft (6m)
phải được thiết kế bởi kỹ sư chuyên nghiệp.
©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ

13