6.4 Các biện pháp gia cố, sửa chữa nền móng
6.4.5 Biện pháp gia cố nền dưới đáy móng
Để gia cố đất nền có thể sử dụng nhiều biện pháp như đóng cọc làm chặt nền, bơm vữa xi măng, silicat hóa, phương pháp điện thấm…, các biện pháp này đã được đề cập trong chương III - giống như xử lý nền nhân tạo.
Việc sửa chữa và gia cường nền móng cũ là một công việc phức tạp. Người thiết kế phải đề xuất những biện pháp toàn diện, có những chỉ dẫn cụ thể cho thi công về trình tự cũng như các yêu cầu cần thiết khác về kỹ thuật, an toàn lao động… quá trình thi công và sử dụng cần có sự quan trắc để kiểm tra độ lún và những biến dạng đối với nền móng có thể sảy ra.
Phuù luùc
Bảng 1 - Phân loại đá
Loại đá Chỉ số
A. Theo sức chống nén tức thời một trục Rất bền
Bền Bền vừa Ít bền Đá nửa cứng
Rn (MPa) Rn > 120 120 000 ≥ Rn > 50
50 000 ≥ Rn > 15 15 000 ≥ Rn > 5
Rn < 5 B. Theo hệ số hóa mềm trong nước Km
Không hóa mềm được Hóa mềm được
Km ≥ 0,75 Km < 0,75 C. Theo độ phong hóa Kph
Không phong hóa (nguyên khối) Phong hóa yếu (bị nứt nẻ) Phong hóa
Phong hóa mạnh (rời rạc)
Đá cứng nằm thành từng khối liên tục Kph = 1 Đá cứng nằm thành từng đoạn không lẫn nhau (từng
tảng) 1 > Kph ≥ 0,9
Đá cứng nằm thành từng đám chuyển sang đá nứt nẻ 0,9 > Kph ≥ 0,8
Đá cứng nằm trong toàn khối ở dạng rời Kph < 0,8
205
Bảng 2 - Phân loại đất
Loại đất hòn lớn và đất cát Phân bố của hạt theo độ lớn tính bằng phần trăm trọng lượng của đất hong khô
A. Đất hòn lớn
Đất tảng lăn (khi có hạt sắc cạnh gọi là địa khối)
Đất cuội (khi có hạt sắc cạnh gọi là đất dăm)
Đất sỏi (khi có hạt sắc cạnh gọi là đất sạn)
Trọng lượng của các hạt lớn hơn 200 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 10 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 2 mm chiếm trên 50 % B. Đất cát
Cát sỏi Cát thô Cát thô vừa Cát mịn Cát bụi
Trọng lượng các hạt lớn hơn 2 mm chiếm trên 25 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,5 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,25 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,1 mm chiếm trên 75 % hoặc hơn
Trọng lượng hạt lớn hơn 0,1 mm chiếm dưới 75 %
Chú thích: Để định tên đất theo Bảng 2 phải cộng dần phần trăm hàm lượng hạt của đất nghiên cứu: Bắt đầu từ các hạt lớn hơn 200 mm, sau đó là các hạt lớn hơn 10 mm, tiếp đến là các hạt lớn hơn 2 mm ... Tên đất lấy theo chỉ tiêu đầu tiên được thỏa mãn trong thứ tự tên gọi ở Bảng 2.
Bảng 3 - Phân loại đất theo mức độ phong hóa
Tên đất hòn lớn theo mức độ phong hóa Hệ số phong hóa Kphd
Không phong hóa 0 < Kphd ≤ 0,5
Phong hóa yếu 0,5 < Kphd ≤ 0,75
Phong hóa mạnh 0,75 < Kphd ≤ 1
Hệ số phong hóa của các mảnh vụn đất hòn lớn Kphd được xác định bằng thí nghiệm mài mịn đất trong thiết bị trống quay và tính theo công thức:
1 0
ph 1
K K
K K
trong đó:
K1 - tỷ số trọng lượng các hạt có kích thước nhỏ hơn 2 mm so với trọng lượng của các hạt có kích thước lớn hơn 2 mm sau khi thí nghiệm mài mịn;
Ko - tỷ số trên, trước khi thí nghiệm mài mịn.
Bảng 4 - Phân loại đất theo độ no nước
Tên đất hòn lớn và đất cát theo độ no nước Độ no nước, G
Ít ẩm 0 < G ≤ 0,5
Ẩm 0,5 < G ≤ 0,8
No nước 0,8 < G ≤ 1
Độ no nước G được xác định theo công thức:
s W
Wγ G=eγ trong đó:
W - độ ẩm tự nhiên của đất tính bằng số thập phn;
w - khối lượng riêng của nước, lấy w = 1;
s - khối lượng riêng của đất;
e - hệ số rỗng của đất ở trạng thái và độ ẩm tự nhiên.
Bảng 5 - Phân loại cát
Loại cát Độ chặt của cát
Chặt Chặt vừa Rời
A. Theo hệ số rỗng (e) Cát sỏi thô và thô vừa Cát mịn
Cát bụi
e < 0,55 e < 0,6 e < 0,6
0,55 ≤ e ≤ 0,7 0,6 ≤ e ≤ 0,75 0,6 ≤ e ≤ 0,8
e > 0,7 e > 0,75
e > 0,8 B. Theo sức kháng xuyên côn pt (MPa) khi xuyên tĩnh
Cát thô và thô vừa (không phụ thuộc độ ẩm) Cát mịn (không phụ thuộc độ ẩm)
Cát bụi:
a) ít ẩm và ẩm b) No nước
pt > 15 pt >12 pt > 10 pt > 7
15 ≥ pt ≥ 5 12 ≥ pt ≥ 4 10 ≥ pt ≥ 3
7 ≥ pt ≥ 2
pt < 5 pt < 4 pt < 3 pt < 2 C. Theo sức kháng xuyên côn quy ước pđ (MPa) khi xuyên động
Cát thô và thô vừa (không phụ thuộc độ ẩm) pđ > 11 11 ≥ pđ ≥ 3 pđ < 3 Cát mịn:
a) Ít ẩm và ẩm
b) No nước pđ > 8,5 8,5 ≥ pđ ≥ 2 pđ < 2
Cát bụi ít ẩm và ẩm pđ > 8,5 8,5 ≥ pđ ≥ 2 pđ < 2 Chú thích:
1. Không cho phép dùng xuyên động để xác định độ chặt của cát bụi no nước.
2. Khi xuyên đất, dùng hình nón có góc ở đỉnh là 60° và đường kính là 36 mm để xuyên tĩnh và 74 mm để xuyên động.
207
Bảng 6 - Phân loại đất sét theo chỉ số dẻo
Loại đất sét Chỉ số dẻo IP
Á cát 0,01 ≤ Ip ≤ 0,07
Á sét 0,07 ≤ Ip ≤ 0,17
Sét Ip > 0,17
Chú thích:
1. Khi trong đất sét có những hạt lớn hơn 2 mm thì thêm vào tên gọi ở Bảng 6 từ “có cuội” (“có dăm”) hoặc “có sỏi” (“có sạn”) nếu lượng chứa các hạt tương ứng chiếm 15 % đến 25 % theo trọng lượng và từ “cuội” (“dăm”) hoặc “sỏi” (“sạn”) nếu các hạt này chứa trong đất từ 25 % đến 50 % theo trọng lượng.
2. Khi loại hạt lớn hơn 2 mm chiếm trên 50 % trọng lượng đất thì được xếp vào đất hòn lớn (xem 3.2).
Bảng 7 - Phân loại đất sét theo chỉ số sệt
Tên đất sét theo chỉ số sệt Chỉ số sệt Is
Á cát:
- Cứng Is <0
- Dẻo 0 ≤ Is ≤ 1
- Nhão Is > 1
Á sét và sét
- Cứng Is < 0
- Nửa cứng 0 ≤ Is ≤ 0,25
- Dẻo cứng 0,25 ≤ Is ≤ 0,50
- Dẻo mềm 0,50 ≤ Is ≤ 0,75
- Dẻo nhão 0,75 ≤ Is ≤ 1
- Nhão Is > 1
Chỉ số sệt xác định theo công thức:
P s
L P
W W- I=
W W- trong đó:
W, Wp và WL – độ ẩm, giới hạn dẻo và giới hạn chảy của đất.
Bảng 8 - Phân loại đất sét theo sức kháng xuyên
Tên đất sét theo sức kháng xuyên đơn vị Sức kháng xuyên px
MPa
Rất bền px ≥ 0,2
Bền 0,2 > px > 0,1
Bền vừa 0,1 > px ≥ 0,05
Yếu px < 0,05
Bảng 11 - Phân loại đất nhiễm muối Tên các đất nhiễm muối
Tổng lượng chứa muối dễ hòa tan và hòa tan vừa so với trọng
lượng đất hong khô,%
Chú thích Đá nửa cứng nhiễm muối
Đất hòn lớn nhiễm muối
Khi lượng chứa cát nhỏ hơn 40 % hoặc lượng chứa sét nhỏ hơn 30 % Khi lượng chứa cát lớn hơn 40 % Khi lượng chứa sét lớn hơn 30 % Đất cát nhiễm muối
Đất sét nhiễm muối:
Á cát và á sét lún ướt (đất lớt hoặc dạng lớt)
Á cát và á sét không lún ướt
2 2 0,5 0,5 0,5
1 (hoặc 0,3 nếu chỉ có muối dễ hòa tan)
5
Các loại muối dễ hòa tan gồm có:
NaCl, KCl, CaCl2, MgCh, NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, Na2CO3, MgSO4, Na2SO4.
Muối hòa tan vừa là thạch cao: CaSO4.2H2O.
Bảng 12 - Phân loại đất có chứa tàn tích thực vật
Tên đất cát và đất sét có chứa tàn tích thực vật Lượng chứa tương đối các tàn tích thực vật q (độ than bùn)
A. Đất có chứa tàn tích thực vật
Đất cát có tàn tích thực vật 0,03 < q ≤ 0,1
Đất sét có tàn tích thực vật 0,05 < q ≤ 0,1
B. Đất dạng than bùn
Đất có ít than bùn 0,1 < q ≤ 0,25
Đất có than bùn vừa 0,25 < q ≤ 0,4
Đất có nhiều than bùn 0,4 < q ≤ 0,6
Than bùn q > 0,6
Chú thích: Tên các loại đất cát và đất sét có chứa tàn tích thực vật quy định dựa vào phần khoáng của đất sau khi đã loại các tàn tích thực vật.
209
12. Đánh giá giá trị một số chỉ tiêu cơ lí của đất theo kết quả SPT
12.1 Đối với đất rời
Các chỉ tiêu tính chất sau của đất rời có thể được đánh giá theo kết quả thí nghiệm SPT:
- Độ chặt tương đối, Dr; - Góc ma sát trong, ;
- Mô đun biến dạng, E.
12.1.1 Độ chặt tương đối (Dr) và góc ma sát trong ()
Bảng 12.1 - Quan hệ N30 và Dr,
(Theo Terzaghi, Peck)
Trạng thái Dr (%) Nspt (°)
Xốp Nhỏ hơn 30 Nhỏ hơn 10 Từ 25,00 đến 30,00
Chặt vừa Từ 30 đến 60 Từ 10 đến 30 Từ 30,00 đến 32,30
Chặt Từ 60 đến 80 Từ 30 đến 50 Từ 32,30 đến 40,00
Rất chặt Lớn hơn 80 Lớn hơn 50 Từ 40,00 đến 45,00
Áp lực bản thân hay độ sâu, thế nằm của đất cũng ảnh hưởng tới quan hệ này.
Hình 12.1 chỉ ra đồ thị quan hệ giữa Nspt và Dr có kể đến yếu tố này. Theo đó các giá trị nêu ở Bảng 12.1 tương ứng với áp lực bản thân là 0,144 MPa.
Quan hệ giữa góc ma sát trong và sức kháng xuyên tiêu chuẩn, có thể như sau:
(Theo Terzaghi, Peck, Meyerthof...)
φ= 12NSPT+a (12.1)
trong đó:
a - hệ số, lấy giá trị trong khoảng từ 15 đến 25, xem Hình 2 12.1.2 Môđun biến dạng E, tính bằng Megapascan (MPa)
(Theo Tassios, Anagnostopoulos)
SPT
a+c N +6
E= 10 (12.2)
trong đó:
a - hệ số, được lấy bằng 40 khi Nspt >15; lấy bằng 0 khi Nspt <15.
c - hệ số, được lấy phụ thuộc vào loại đất:
- c được lấy bằng 3,0 với đất loại sét;
- lấy bằng 3,5 với đất cát mịn;
- lấy bằng 4,5 với đất cát trung;
- lấy bằng 7,0 với đất cát thô;
- lấy bằng 10,0 với đất cát lẫn sạn sỏi;
- lấy bằng 12,0 với đất sạn sỏi lẫn cát.
12.2 Đối với đất dính
Bảng 12.2 - Quan hệ Nspt, độ sệt và độ bền nén có nở hông (qu)
Nspt Độ sệt qu, MPa
Nhỏ hơn 2 chảy Nhỏ hơn 0,025
Từ 2 đến 4 dẻo - chảy Từ 0,025 đến 0,050
Từ 4 đến 8 dẻo Từ 0,050 đến 0,100
Từ 8 đến 10 cứng Từ 0,100 đến 0,200
Từ 15 đến 30 rất cứng Từ 0,200 đến 0,400
Lớn hơn 30 rắn Lớn hơn 0,400
Hình 12.2 - Quan hệ Nspt và
211
13. Xác định một số đặc trưng cơ lý của đất nền bằng kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh
13.1 Dựa vào sức kháng mũi côn qc, độ chặt của đất loại cát được xác định theo Bảng 13.1 Bảng 13.1 - Độ chặt của đất xác định bằng xuyên côn
Loại cát qc (105Pa) Độ chặt
150 < qc Chặt
Cát hạt thô và hạt trung 50 < qc < 150 Chặt vừa
qc < 50 Rời
120 < qc Chặt
Cát hạt mịn 40 < qc <120 Chặt vừa
qc < 40 Rời
100 < qc Chặt
Cát lẫn bụi 30 < qc < 100 Chặt vừa
qc < 30 Rời
70 < qc Chặt
Cát bụi bão hòa 20 < qc < 70 Chặt vừa
qc < 20 Rời
13.2 Tỷ kháng Fr của thiết bị xuyên tĩnh có mũi côn đơn giản cho đất nền vùng Hà Nội, được xác định theo Bảng 13.2
Bảng 13.2 - Tỷ kháng Fr của đất nền vùng Hà Nội
Loại đất Giới hạn qc (105 Pa) r
c
F = qfs Cát hạt thô, trung qc > 90 0,3 < Fr < 0,8
Cát hạt mịn qc < 90 0,5 < Fr < 1,7
Cát bụi, cát pha qc < 30 1,0 < Fr < 3,0
Sét pha 7 < qc < 40 2,0 < Fr < 4,0
Sét 7 < qc < 30 4,0 < Fr < 9,0
Bùn 2,0 < Fr < 5,0
13.3 Dựa vào sức kháng xuyên qc, góc ma sát trong của đất loại cát được xác định theo Bảng 13.3.
Bảng 13.3 - Góc ma sát trong của đất loại cát
qc (105 Pa) (°), ở độ sâu
2 m ≥ 5 m
10 28 26
20 30 28
40 32 30
70 34 32
120 38 34
200 36 36
300 40 38
13.4 Dựa vào sức kháng xuyên qq, lực dính kết không thoát nước Cu của đất loại sét ( = 0) được xác định như sau:
c 0
u
C =q -σ
10 với mũi côn đơn giản
c 0
u
C =q -σ
15-18 với mũi côn có áo bọc trong đó:
Cu - lực dính kết không thoát nước của đất, đơn vị đo là kilôpascan (kPa);
qc - sức kháng mũi côn, đơn vị đo là kilôpascan (kPa);
0 - áp lực bản thân của đất tại độ sâu thí nghiệm, đơn vị đo là kilôpascan (kPa).
13.5 Dựa vào sức kháng mũi côn qc, sức chịu tải cho phép của móng nông quy ước có bề rộng B xấp xỉ bằng chiều sâu đặt móng D, đối với đất loại sét được xác định theo Bảng 13.4.
Bảng 13.4 - Sức chịu tải cho pháp của móng nông
qc (105 Pa) Ro (105 Pa)
10 1,2
20 2,2
30 3,1
40 4,0
50 4,9
60 5,8
13.6 Dựa vào sức kháng xuyên qc, mô đun biến dạng (Eo = ac.qc) của đất nền vùng Hà Nội được xác định theo Bảng 13.5.
Bảng 13.5 - Quan hệ qc và mô đun biến dạng
Loại đất Giới hạn qc (10° Pa) Giỏ trị c
Sét, sét pha qc < 15 5 < c < 8
Chặt, cứng qc > 15 3 < c < 6
sét, sét pha qc >8 4,5 < c < 7,5
Dẻo mềm, dẻo chảy qc< 7 3 < c < 6
Bùn sét W (%) <70 3 < c < 6
Bùn sét pha qc < 6; W (%) > 70 2 < c < 4
Cát pha 10 < c < 35 3 < c < 5
Cát qc > 20 1,5 < c < 3
213
- Giá trị Eo = oqc, trong đó Eolà mô đun nén một trục trong phòng thí nghiệm, có đơn vị đo là 10° Pa.
0
1+e0
E = a (13.1)
`trong đó:
o - hệ số tương quan giữa Eo và qc;
qc - sức kháng mũi xuyên của thiết bị xuyên P.v.s.
Eo - mô đun nén một trục trong phòng thí nghiệm, đơn vị đo là kilôpascan (kPa);
eo - Hệ số rỗng ban đầu của đất;
- Hệ số nén lún của đất, đơn vị đo là một phần một trăm kilôpascan mũ trừ một (100
1 kPa-1).
Bảng 13 - Thành phần và khối lượng công tác khảo sát địa kỹ thuật
TCVN 9363:2012 (Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát dịa kỹ thuật cho nhà cao tầng) Đặc điểm nhà và
công trình thiết kế
Thành phần công tác khảo sát địa kỹ thuật phụ thuộc vào đặc
điểm của nhà và công trình thiết kế
Khối lượng công tác khảo sát địa kỹ thuật phụ thuộc mức độ phức tạp và điều kiện địa chất công trình
Cấp 1 Cấp II Cấp III
1 2 3 4 5
Nhà ở dưới 9 tầng, kể cả tải trọng của tường truyền lên móng không quá 50 T/m hoặc tải trọng truyền lên khung cột không quá 300 T khi xây dựng hàng loạt.
1. Khoan Theo lưới 70 m x 70 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 1 hố khoan.
Theo lưới 50 m x 50 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 2 hố khoan.
Theo lưới 30 mx30 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 3 hố khoan.
2. Thí nghiệm đất trong phòng
Trong một đơn nguyên địa chất công trình, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị
3. Xuyên tĩnh Theo lưới 35 m x 35 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 2 điểm.
Theo lưới 25 m x 25 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 3 điểm.
Theo lưới 15 m x 15 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 5 điểm.
4. Thí nghiệm cọc chuẩn
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình ở mỗi độ sâu cụ thể phải có ít nhất 3 điểm thí nghiệm
Nhà ở dưới 16 tầng, kể cả tải trọng của tường truyền lên móng không quá 300 T/m hoặc tải trọng truyền lên khung cột không quá 2 000 T.
1. Khoan Theo lưới 50 m x 50 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 2 hố khoan.
Theo lưới 40 mx 40 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 3 hố khoan.
Theo lưới 30 mx30 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 4 hố khoan.
2.Thí nghiệm đất trong phòng
Trong một đơn nguyên địa chất công trình, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị
3. Xuyên tĩnh Theo lưới 25 m x 25 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 5 điểm.
Theo lưới 20 m x 20 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 7 điểm.
Theo lưới 15 m x 15 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 10 điểm.
4.Thí nghiệm nén ngang
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình phải có ít nhất 6 thí nghiệm
5. Thí nghiệm cọc chuẩn
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình ở mỗi độ sâu cụ thể phải có ít nhất 3 thí nghiệm cọc chuẩn và 1 thí nghiệm cọc tại hiện trường.
6. Thí nghiệm cọc tại hiện trường
Nhà và công trình quá cao (nhà 16 đến 28
1. Khoan Theo lưới 40 m x 40 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 3 hố
Theo lưới 30 m x 30 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có
Theo lưới 20 m x20m nhưng mỗi nhà (công trình)
215
tầng, kho chứa, ống khói, lò luyện), công trình công nghiệp với tải trọng truyền lên cột khung lớn hơn 2 000 T.
khoan. ít nhất 4 hố khoan. phải có ít nhất 5 hố
khoan.
2. Thí nghiệm đất trong phòng
Trong một đơn nguyên địa chất công trình, mỗi chỉ tiêu phải có ít nhất 6 giá trị
3. Xuyên tĩnh Theo lưới 20 m x 20 m
nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 6 điểm.
Theo lưới 15 m x 15 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 8 điểm.
Theo lưới 10 m x 10 m nhưng mỗi nhà (công trình) phải có ít nhất 10 điểm.
4.Thí nghiệm nén ngang
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình phải có ít nhất 6 thí nghiệm
5. Thí nghiệm tải trọng tĩnh
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình phải ở mỗi độ sâu cụ thể phải có ít nhất 2 thí nghiệm, nhưng giá trị thu được không được chênh lệch quá 30 % giá trị 6. Thí nghiệm cọc
tại hiện trường
Trong phạm vi một đơn nguyên địa chất công trình phải ở mỗi độ sâu cụ thể phải có ít nhất 2 thí nghiệm, nhưng giá trị thu được không được chênh lệch quá 30 % giá trị