Bài giảng Nền móng - Chương 4: Gia cố nền

 CH ƯƠ NG 4: GIA CỐ NỀN 
CH ƯƠ NG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG 
CH ƯƠ NG 2: CÁC C Ơ SỞ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 
CH ƯƠ NG 3: MÓNG NÔNG 
CH ƯƠ NG 4: GIA CỐ NỀN 
CH ƯƠ NG 5: MÓNG CỌC 
CH ƯƠ NG 6: CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG 
 CH ƯƠ NG 4: GIA CỐ NỀN 
Tại sao phải gia cố nền? 
Có bao nhiêu ph ươ ng pháp gia cố nền? 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
Tại sao phải gia cố nền? 
 Khi thiết kế luôn nhằm tận dụng tối đ a khả n ă ng gánh chịu của đ ất tự nhiên 
 Khi nền đ ất tự nhiên không đ ủ khả n ă ng gánh đ ỡ công trình, các biện pháp gia cố đư ợc sử dụng đ ể t ă ng c ư ờng sức chịu tải, nhất là giảm khả n ă ng lún của đ ất nền 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
Các ph ươ ng pháp gia cố nền? 
 Thay thế lớp đ ất xấu bằng đ ất tốt ( đ ệm vật liệu rời) 
 Tác đ ộng c ơ học: đ ầm chặt bằng tạ r ơ i, xe lu, đ ầm rung; gia tải tr ư ớc hoặc hút chân không (kết hợp với thoát n ư ớc); cọc vật liệu rời 
 Tác đ ộng hoá học: trộn đ ất với xi m ă ng, vôi trên mặt; cọc hỗn hợp đ ất – vôi, đ ất – xim ă ng, phụt xim ă ng hoặc vữa xim ă ng cao áp,  
 Đất có cốt: t ă ng c ư ờng khả n ă ng chịu kéo của đ ất bằng các thanh kim loại, gỗ, vải, sợi, l ư ới – vật liệu đ ịa kỹ thuật 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
4.2. ĐỆM VẬT LIỆU RỜI 
4.2.1. Khái niệm chung 
 Dùng đ ể thay thế các lớp đ ất yếu nhằm sức chịu tải và giảm biến dạng của công trình 
 Có hoặc không trộn thêm vật liệu gia c ư ờng nh ư xi m ă ng, vôi 
 Th ư ờng đư ợc kết hợp với vải đ ịa kỹ thuật khi đ ặt đ ệm trên nền đ ất yếu nhằm hạn chế sự chìm lắng hạt vào trong đ ất yếu 
 Aùp dụng cho nền đư ờng, nền kho, nền các công trình có tải trọng không lớn 
4.2. ĐỆM VẬT LIỆU RỜI 
4.2.2. Tính toán nền móng trên đ ệm vật liệu rời 
 Xem đ ệm nh ư nền đ ất : 
 Kiểm tra Ư S tại đ áy móng Xác đ ịnh s ơ bộ kích th ư ớc đ áy móng 
 Xem đ ệm nh ư móng : 
 Kiểm tra Ư S tại đ áy đ ệm Xác đ ịnh chiều dày đ ệm 
4.2. ĐỆM VẬT LIỆU RỜI 
4.2.2. Tính toán nền móng trên đ ệm vật liệu rời 
 Tại đ áy đ ệm: 
  =  bt +  z R tc z . 
  z = k o  gl 
 R tc z = (m 1 .m 2 / k tc ).[A. b z . II + B. (D f + h d ) .’ II + D.c II ] 
 với: 
 Kích th ư ớc đ áy đ ệm: 
 b d = b + 2h d tg30 o 
 l d = l + 2h d tg30 o 
 Ph ươ ng pháp tính này cũng dùng đ ể tính toán trong tr ư ờng hợp nền nhiều lớp 
4.2. ĐỆM VẬT LIỆU RỜI 
4.2.2. Tính toán nền móng trên đ ệm vật liệu rời 
4.2. ĐỆM VẬT LIỆU RỜI 
4.2.2. Tính toán nền móng trên đ ệm vật liệu rời 
 Sau khi thoả mãn đ iều kiện về áp lực kiểm tra về biến dạng: S = S d + S dy S gh 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.1. Khái niệm chung 
 Dùng đ ể gia c ư ờng các loại đ ất yếu không đ ủ khả n ă ng gánh đ ỡ công trình hoặc có đ ộ lún khi chịu tải. Phù hợp với các loại đ ất có đ ộ chặt trung bình, không quá yếu 
 Quan niệm 1: Cọc có tác dụng chính là lèn chặt đ ất, t ă ng khả n ă ng thoát n ư ớc của nền đ ất t ă ng Sức chịu tải, giảm đ ộ lún và t ă ng tốc đ ộ cố kết của nền 
 Quan niệm 2: Giảm thiểu áp lực tác dụng lên nền đ ất yếu và t ă ng khả n ă ng chịu tải của hỗn hợp cọc đ ất – vật liệu rời (cọc chịu lực) 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
S 
S 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.1. Khái niệm chung 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.2. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 1 
 Hệ số rỗng nén chặt: 
 e nc = e max – D r (e max – e min ) 
 e max ; e min – hệ số rỗng của cát ở trạng thái rời nhất và chặt nhất 
 D r – Độ chặt t ươ ng đ ối của cát trong cọc cát (D r = 0.7 0.8) 
 e nc = e o – (0.2 0.3) 0.7 
 Với sét trên MNN, e nc có thể lấy theo đư ờng cong nén e – p với p = 1 kG/cm 2 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.2. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 1 
 Đ ư ờng kính cọc cát : D = 0.4  0.6m 
 Khu vực cần nén chặt: F nc = 1.4b (l+0.4b) 
 Khoảng cách giữa các cọc cát: 
 Cọc bố trí theo l ư ới tam giác đ ều: 
 Cọc bố trí theo l ư ới hình vuông: 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.2. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 1 
 Sau khi nền đ ất đ ã đư ợc nén chặt bằng cọc cát cần khảo sát lại đ ịa chất đ ể xác đ ịnh các đ ặc tr ư ng của đ ất nền mới thiết kế nền móng 
 Theo kinh nghiệm, sau khi gia cố bằng cọc cát: 
 Sức chịu tải của nền gia cố t ă ng 2  3 lần so với nền tự nhiên 
 E của nền gia cố t ă ng 2  3 lần so với nền tự nhiên 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2 
 Đ ư ờng kính hiệu quả (ảnh h ư ởng) của một cọc, D e 
 Cọc bố trí theo l ư ới tam giác đ ều: D e = 1.05S 
 Cọc bố trí theo l ư ới hình vuông: D e = 1.13S 
 Tỷ diện tích thay thế, a s : 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
S 
A c 
A s 
S 
A c 
A s 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2 
 Hệ số tập trung ứng suất: 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
 
 s 
 c 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2: 
 C ơ chế phá hoại của cọc vật liệu rời: 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
 s 
 s 
 s 
 Cọc dài – 
 Phá hoại phình 
 Cọc ngắn – 
 Phá hoại cắt 
 Cọc ngắn – 
 Phá hoại tr ư ợt 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2: 
 Khả n ă ng chịu tải giới hạn của nhóm cọc: 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
Q ult 
4.3.3. Tính toán cọc vật liệu rời theo quan niệm 2: 
 Độ lún của hỗn hợp đ ất – cọc: 
4.3. CỌC VẬT LIỆU RỜI 
 s 
 c 
4.4.1. Khái niệm chung 
 Nền đ ất yếu có biến dạng lớn, gây ra những h ư hỏng cho nền móng và công trình Dùng biện pháp gia tải tạo đ ộ lún tr ư ớc cho nền đ ất rồi dỡ tải đ i và xây dựng công trình (khử biến dạng d ư ). Gia tải tr ư ớc th ư ờng dùng đ ất đ ắp, b ơ m hút chân không. 
 Với các nền sét yếu, tốc đ ộ cố kết chậm đ ể rút ngắn thời gian cố kết phải sử dụng kèm theo các thiết bị thoát n ư ớc đ ứng nhanh nh ư : giếng cát, bấc thấm, . 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc 
 Tạo đ ộ lún tr ư ớc cho nền đ ất giảm hệ số rỗng và đ ộ ẩm của nền đ ất t ă ng sức chịu tải. 
 Phải xác đ ịnh thời gian dỡ tải đ ể sau khi xây dựng công trình đ ộ lún của nền đ ất nằm trong giới hạn cho phép 
 Biện pháp thi công gia tải tr ư ớc: đ ất đ ắp, b ơ m hút chân không 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc kết hợp thoát n ư ớc đ ứng 
 Khi không có thiết bị thoát n ư ớc đ ứng, nền đ ất có kết thấm theo ph ươ ng đ ứng 
 Khi có thiết bị thoát n ư ớc (giếng cát, bấc thấm), cố kết thấm 3 chiều 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
k z 
k z 
k z 
k z 
k r 
 
 
S 
S 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc kết hợp thoát n ư ớc đ ứng 
 Bố trí thiết bị thoát n ư ớc đ ứng 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc kết hợp thoát n ư ớc đ ứng 
 Ph ươ ng trình vi phân cố kết thấm 3 chiều: 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
Thấm xuyên tâm 
Thấm đ ứng 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc kết hợp thoát n ư ớc đ ứng 
 Độ cố kết của nền (Carillo): 
 U = 1 – (1 – U r )(1 – U z ) 
 U z – đ ộ cố kết theo ph ươ ng đ ứng 
 U r – đ ộ cố kết theo ph ươ ng xuyên tâm về thiết bị thoát n ư ớc 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
4.4.2. Gia tải tr ư ớc kết hợp thoát n ư ớc đ ứng 
4.4. GIA TẢI TR Ư ỚC KẾT HỢP THOÁT N Ư ỚC 
 Trộn trực tiếp đ ất yếu với vôi sống hoặc với xim ă ng hoặc vữa xim ă ng bằng các l ư ỡi khoan, tạo thành cọc hỗn hợp đ ất vôi, đ ất xim ă ng là một ph ươ ng pháp rất hữu hiệu đ ể gia c ư ờng nền đ ất 
 Cọc hỗn hợp đ ất vôi, đ ất xim ă ng có sức chịu tải và đ ộ cứng t ă ng rất nhiều lần so với đ ất tự nhiên 
 Vôi, xim ă ng ninh kết sẽ toả nhiệt làm mất n ư ớc xung quanh làm cho tính chất xây dựng của đ ất xung quanh cọc t ă ng lên 
 Thích hợp với các nền đ ất yếu có hệ số thấm nhỏ không áp dụng đư ợc cọc vật liệu rời 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
 Phạm vi ứng dụng: 
 Chống tr ư ợt các mái dốc, bờ sông, , chân mái đ ất đ ắp 
 Ổn đ ịnh nền đư ờng, nền nhà kho, nhà x ư ởng,  
 Chống lún cho đư ờng vào cầu, cụm dân c ư , nền các công trình nhẹ, t ư ờng vây,  
 Nhà cao tầng (Nhật Bản) 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG 
4.5. CỌC ĐẤT VÔI, CỌC ĐẤT XI MĂNG