Luận văn
Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà B thuộc tổ
hợp nhà ở siêu thị cao tầng công ty Dệt Kim Đông
Xuân, Hà Nội. Thiết kế khảo sát địa chất công trình
phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình
trên
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển, xu thế quốc tế hóa toàn cầu hóa đã và đang
diễn ra rộng khắp về mọi măt đời sống. Kéo theo quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh
chóng đặc biệt là ở Hà Nội, nơi tập chung dân cư đông đúc, nhu cầu xây dựng nhà
ở cả về số lượng quy mô và tính chất là rất lớn đã đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải
quyết. Tuy nhiên quá trình xây dựng gặp không ít khó khăn. Trong những năm
gần đây, Hà Nội đang tập trung xây dựng các khu chung cư cao tầng cho phù hợp
với xu hướng phát triển chung của đất nước. Để giải quyết vấn đề này thì đòi hỏi
phải có sự nghiên cứu một cách tỉ mỉ và chính xác các vấn đề (ĐCCT) đảm bảo về
mặt kinh tế và kỹ thuật cũng như độ bền công trình, hạn chế tới mức tối đa nhưng
sai sót trong quá trình thiết kế thi công và khi đưa vào sử dụng công trình.
Sau khi học xong môn học “Các phương pháp nghiên cứu và khảo sát Địa
Chất Công Trình” cùng với những kiến thức đã thu nhận, nhằm giúp sinh viên
củng cố, nắm chắc và mở rộng kiến thức áp dụng để giải quyết những vấn đề cụ
thể sau khi ra làm việc trong thực tế. Nhóm chúng e được bộ môn Địa Chất Công
Trình giao cho làm đồ án môn học với đề tài:
“ Đánh giá điều kiện địa chất công trình nhà B thuộc tổ hợp nhà ở siêu thị
cao tầng công ty Dệt Kim Đông Xuân, Hà Nội. Thiết kế khảo sát địa chất công
trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật - thi công công trình trên.”
Đồ án môn học khảo sát địa chất công trình có vai trò quan trọng nó giúp cho
mỗi sinh viên:
♦ Củng cố những kiến thức đó học về khoa học ĐCCT và những môn học khác,
đặc biệt là ĐCCT chuyên môn cho các dạng công trình khác nhau.
♦ Nắm được các bước, cũng như biết cách bố trí, quy hoạch, luận chứng các công

XUÂN Hà NộI
I. Vị trí, địa hình khu vực khảo sát:
Khu vực xây dựng là khu nhà C, thuộc khu xây dựng công ty Dệt kim Đông
Xuân Hà Nội, địa hình khu vực xây dựng bằng phẳng, thuận lợi cho việc tập kết
nguyên vật liệu và thi công công trình.
II. Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất:
Theo tài liêu khoan hiện trờng kết hợp với tài liệu trong phòng. Địa tầng khu
vực khảo sát gồm 6 lớp theo thứ tự từ trên xuống nh sau:
Lớp 1: Đất san lấp - cát lẫn bê tông,gạch vụn.
Lớp 2: Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm.
Lớp 3: Sét pha lẫn hữumàu xám đen,trạng thái dẻo chảy.
Lớp 4: Sét màu nâu đỏ trạng thái dẻo cứng.
Lớp 5: Cát hạt nhỏ màu xám xanh,xám vàng,trạng thái chặt vừa
Lớp 6: Cuội sỏi màu xám,xám trắng,xám vàng,trạng thái rất chặt
Trong quá trình xử lý kết quả thí nghiệm, các chỉ tiêu sức chịu tải quy ớc (R
o
)
và môđun tổng biến dạng (E
o
) đợc tính theo tiêu chuẩn TCXD-45-78, cụ thể nh sau:
*Sức chịu tải quy ớc:
R
o
= m.[( A.b + B.h ). + c.D ] (2.1)
Trong đó:
Ro: Sức chịu tải quy ớc(T/m
2
)
A,B,C hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất (tra
bảng2.2)

à
à



=
1
21
,

thờng nhận các giá trị sau:
- Cát:

= 0,76;
- Cát pha:

= 0,72;
- Sét pha:

= 0,57;
- Sét:

= 0,43;
à
- hệ số nở hông;
1
e
- hệ số rỗng của đất ứng với cấp áp lực nén 1KG/cm
2
;

Nguyn Khc Dng Lp CTV- CCT K53
Đặc tính xây dựng cụ thể của từng lớp đất trong khu vực khảo sát tại lỗ
khoan HK4 &HK5 nh sau:
*Lớp 1: Đây là lớp đất san lấp-cát lẫn bê tông,gạch vụn. Thành phần của
lớp là cát lẫn bê tông,gạch vụn. Bề dày của lớp thay đổi từ 1,5 m (HK5) đến 2,2 m
(HK4), trung bình là 1,85m. Do chiều dày của lớp mỏng, không có ý nghĩa về mặt
xây dựng nên không tiến hành lấy mẫu thí nghiệm.
*Lớp 2: Đất sét pha, màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm.
Lớp này có mặt tại lỗ khoan HK5 & HK4 trên diện tích khu vực khảo sát.
Chiều sâu lớp phân bố bắt đầu ở độ sâu 1,5 (HK5) đến 2,2m (HK4) và chiều sâu lớp
kết thúc từ 6,0m (HK5) đến 6,5 (HK4). Chiều dày lớp biến đổi từ 4,3 m(HK4) đến
4,5m (HK5), trung bình là 4,4m
Trong lớp này, ta lấy 2 mẫu thí nghiệm. Các giá trị chỉ tiêu cơ lý trình bày
trong bảng sau:
STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trịTB
1 Độ ẩm tự nhiên W % 31,2
2 Khối lợng thể tích tự
nhiên

g/cm
3
1,875
3 Khối lợng thể tích khô

c
g/cm
3
1,43
4 Khối lợng riêng


/kG 0,0395
15 Sức chịu tải quy ớc R
o
kG/cm
2
4,77
`
ỏn CCT chuyờn mụn
Nguyn Khc Dng Lp CTV- CCT K53
16 Môđun tổng biến dạng E
o
kG/cm
2
76,36
Trong đó áp lực tính toán tiêu chuẩn đợc xác định theo công thức sau:
Với

=11
o
16 suy ra A=0,21;B=1,86;C=4,33
( )
[ ]
cDhBbAmR
o

++=

=1.(0,21.1+1,86.1).1,91+4.33.0,19=4,77 kG/cm
2
Vì đất là sét pha nên tra bảng 2.3 ta đợc:


g/cm
3
1,64
3 Khối lợng thể tích khô

c
g/cm
3
1,15
4 Khối lợng riêng

g/cm
3
2,67
5 Hệ số rỗng tự nhiên e
o
1,31
6 Độ lỗ rỗng n % 65,69
7 Độ bão hoà G % 85,77
8 Giới hạn chảy W
l
% 44,96
9 Giới hạn dẻo W
p
% 32,32
10 Chỉ số dẻo Ip % 12,64
11 Độ sệt I
S
0,78

Vì đất là sét pha nên tra bảng 2.3 ta đợc:
k
m
= 2,49;

= 0,57
`
ỏn CCT chuyờn mụn
Nguyn Khc Dng Lp CTV- CCT K53
Suy ra mô đun tổng biến dạng E
o
=44,3 kG/cm
2
* Lớp 4: Đất sét màu nâu đỏ,trạng thái dẻo cứng.
Lớp này có mặt tại lỗ khoan HK4. Chiều sâu lớp phân bố bắt đầu ở độ sâu
25,6m (tại HK4),chiều sâu lớp kết thúc 27,0m.Trung bình là 1,4m
Trong lớp này, ta lấy 2 mẫu thí nghiệm. Các giá trị chỉ tiêu cơ lý trình bày
trong bảng sau:
STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB
1 Độ ẩm tự nhiên W % 29,75
2 Khối lợng thể tích tự
nhiên

w
g/cm
3
1,895
3 Khối lợng thể tích khô

c

53
14 Hệ số nén lún a
1-2
cm
2
/kg 0,02
15 Sức chịu tải quy ớc R
o
kG/cm
2
7,39
16 Môđun tổng biến dạng E
o
kG/cm
2
219,94
=16
o
53 tra bảng 2.2 suy ra A=0,426;B=2,71;D=5,29
Thay số vào (2.1) suy ra R
o
=7,39 kG/cm
2
Vì đất sét nên tra bảng 2.3 ta đợc:
k
m
= 5,5;

= 0,43
Suy ra mô đun tổng biến dạng E

Trong lớp này, ta lấy 2 mẫu thí nghiệm. Các giá trị chỉ tiêu cơ lý trình bày
trong bảng sau:
R
o
dựa vào bảng 1.4 tiêu chuẩn 45-78 cho đất rời: suy ra R
o
=4/3 kG/cm
2
STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị
Giá trị
TB
1 Thành phần hạt
>10
10-5
5-2
2-1
1-0.5
0.5-0.25
0.25-0.1
0.1-0.05
0.05-0.01
P %
1.6
46.2
41.5
9.8
0.9
4 Khối lợng riêng

g/cm

TB
1 Thành phần hạt
>10
10-5
5-2
2-1
1-0.5
0.5-0.25
0.25-0.1
0.1-0.05
0.05-0.01
P %
35.0
17.0
11.2
20.6
11.2
3.0
2.0
4 Khối lợng riêng

g/cm
3
2.65
5 Giá trị xuyên tiêu chuẩn N Số búa/30cm 105
6 Sức chịu tải quy ớc kG/cm
2
6.0
7 Môđun tổng biến dạng E
o

Với điều kiện ĐCCT của khu vực xây dựng, quy mô và tải trọng công trình, trong
quá trình thi công và sử dụng công trình có thể phát sinh một số vấn đề ĐCCT sau:
2.2.1 Vấn đề sức chịu tải của đất nền: Khi công trình xây dựng trên nề đất có
sức chịu tải thấp, đất nền sẽ không đáp ứng được điều kiện làm viêc bình thường
của công trình. Việc đánh giá khả năng chịu tải của đất nền cần gắn liền với quy
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
mô kết cấu công trình. Kết quả đánh giá khả năng chịu tải của các lớp đất là cơ sở
để lựa chọn giải pháp kết cấu móng và lớp đặt móng cho công trình.
2.2.2 Vấn đề biến dạng của đất nền: Công trình xây dựng trên đất nền, đặc biệt
là đất nền có sức chịu tải thấp, thường phát sinh biến dạng lún. Biến dạng lún của
đất nền nếu vượt quá giới hạn cho phép thì sẽ gây biến dạng và hư hỏng công trình.
Việc đánh giá khả năng biến dạng lún đặc biệt là lún không đều, có ý nghĩa rất
quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp kết cấu tốt nhất, đảm bảo sự ổn định lâu
dài và làm việc bình thường của công trình. Để đánh giá đặc điểm và khả năng lún
của công trình cần đánh giá quá trình biến dạng lún theo thời gian. Kết quả đánh
giá biến dạng lún theo thời gian cho phép xác định tiến độ và thứ tự thi công công
trình hợp lý.
2.2.3 Vấn đề nước chảy vào hố móng: Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ đã
quan trắc thấy mực nước ngầm nằm rất gần mặt đất 0,8m-1m, do đó trong quá
trình thi công móng sẽ phát sinh hiện tượng nước chảy vào hố móng gây cản trở
quá trình thi công móng.
Kết quả khảo sát ĐCCT dự báo đúng đắn các vấn đề ĐCCT có thể phát sinh, đó là
cơ sở để lựa chọn giải pháp thiết kế cũng như biện pháp công trình hợp lý.
2.3 Kiểm toán các vấn đề địa chất công trình.
Việc tính toán dự báo các vấn đề ĐCCT phụ thuộc vào đặc điểm công trình và giải
pháp về móng công trình. Vì vậy trước khi tính toán dự báo cần phải luận chứng
giải pháp móng và thiết kế sơ bộ móng công trình để việc tính toán dự báo được cụ
thể, chính xác đối với công trình.

( hạn chế được độ lún đặc biệt là lún lệch ).
Thi công được trong mọi điều kiện ĐCCT và ĐCTV.
Tránh được rung động và lún tới công trình lân cận.
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
Dựa vào địa tầng và tải trọng công trình tôi quyết định đặt mũi cọc tại lớp
5.Cọc sẽ cắm sâu vào lớp 5 là 2,2m.Như vậy độ sâu thiết kế là 29m.Đáy đài đặt ở
độ sâu 1,5m,cọc ngàm vào đài 0,5m vì thế chiều dài cọc là 28m.
2.3.2. Thiết kế và tính toán sơ bộ móng cọc bê tông cốt thép
Xác định sơ bộ kích thước cọc:
Căn cứ vào điều kiện ĐCCT và tải trọng công trình 380T/trụ, ta dùng cọc
ma sát cấu tạo bằng bê tông cốt thép đúc sẵn, tiết diện 30ì30cm. Chiều dài cọc
28m, bê tông mac 300
Cốt thép dọc chịu lực là loại thép CT3 (nhà dân dụng) số lượng 4 thanh,
đường kính 20mm (ệ20). Cốt thép đai đường kính ệ8. Các đoạn cọc nối với nhau
bằng bản thép dầy và được hàn bằng bản mã điện.
Cọc ngàm vào đài 0,5m, bề dầy đài 1,5m, đáy đài ở độ sâu 1,5m tính từ bề
mặt công trình, mũi cọc cắm ở độ sâu thiết kế 29m và cắm sâu vào lớp 5 là 2,2m.
chieu dai coc 28
Xác định sức chịu tải tính toán của cọc.
• Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc
(2.1)
P
VL
- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc (T)
m - Hệ số điều kiện là việc của cọc, lấy m = 0,9
- Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc trục = 1
R
bt

F
bt
= 0,3.0,3 – 0,00126 = 0,0774 (m
2
)
Thay số vào công thức (2.1) ta được :
P
vl
= 0,9.1.(1300.0,0774 + 21000.0,00126) = 114,372(T)
P
vl
= 114,372(T)
• Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của đất nền
Giả thiết ma sát xung quanh thân cọc phân bố đều trong phạm vi lớp đất theo
chiều sâu và trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu
tải của nền đất xác định theo công thức.
(2.2)
P
đất
- sức chịu tải của cọc theo đất nền ( T )
m - Hệ số điều kiện làm việc (chọn m = 0,9)
α
1 -
Hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc. Tra bảng3.2 (Sách cơ đất nền
móng) cho lớp sét pha ta được α
1
= 0,9;
α
2
- Hệ số kể đến ma sát giữa cọc và đất nền, thông thường lấyα

ma sát quanh cọc được thể hiện trong bảng 2.1
Bảng 2.1.Bảng kết quả tính toán lực ma sát trung bình
Lớp chiều sâu
TB(m)
Độ sệt τ
i
(T/m
2
)
l
i
(m) τ
i
.l
i
(T/m)
2 3.75 0.7 0.475 4.5 2.137
3 16.4 0,78 1.456 20.8 30.28
5 33.3 6.43 13 83.59
Tổng 116.007
Thay số vào công thức (2.2), ta có:
P
dat
=0,7.0,9 (0,9 .1 .1,2 .116,007 + 0,7.0,09 .364) = 93.38 (T)
Vậy P
dat
= 93,38(T)
So sánh 2 giá trị : P
vl
, P

TB
) định sơ bộ theo công
thức :
)/(28,115
)3.03(
38.93
)3(
2
22
mT
b
P
tt
TB
=
×
==
σ
(2.3)
Diện tích sơ bộ đáy đài F
sb
(m
2
) xác định sơ bộ theo công thức:
(2.4)
- khối lượng riêng của móng
, giả thiết
h - chiều dày đài là 1,5m
N
tt

Trô nhµ
0,5m
1,5m
0.05m
Hình 2.1 : Cấu tạo đài cọc
• Xác định sơ bộ số cọc trong đài
Số lượng cọc trong đài được xác định sơ bộ theo công thức:
TT
tc
c
P
GN
nn
+
=
(2.5)
n
c
- số cọc trong đài;
n - hệ số vượt tải n= 1,3
G - trọng lượng của đài và đất phủ trên đài, ta có:
)(46.175,12,207,43,1 ThFnG
tbsb
=×××=×××=
γ
Thay số vào công thức (2.5):
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
6.5

+) Đài liên kết ngàm với cột và cọc thép ở cọc neo trong đài 0,5m
Bố trí cọc như hình vẽ :
es
Hình2.2 : Sơ đồ bố trí cọc trong đài
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc
Khi cọc chịu tải trọng đúng tâm thì điều kiện là:
qc – Trọng lượng của mỗi cọc dưới đáy đài:
q
c
=γ
c
.L.F
c
= γ
c
.L.b
2
= 2.5 28 0.3
2
= 6,3 (T)
γ
c
- Khối lượng thể tích của bê tông, γ
c
= 2,5 T/m
3
,

ttc
=<=+=+
Tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền. Vậy cọc chịu
được tác dụng của tải trọng do công trình truyền xuống.
Kiểm tra cường độ nền đất dưới mũi cọc
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
Góc mở được xác định theo công thức:α = với
∑
∑
=
i
ii
tb
l
l.
ϕ
ϕ
(2.7)
φ
tb
- góc ma sát trung bình của các lớp đất xung quanh cọc,
φ
i
- góc ma sát trong lớp thứ i
l
i
- chiều dày lớp thứ i xung quanh cọc.
Bảng 2.2.Bảng xác định

Tổng
604
0
54’
Góc mở α = = 4
Diện tích đáy móng khối quy ước: F
qư
= (A + 2l.tgα)(B + 2l.tgα) (2.8)
Với A=2,1m; B=1,2m; l=28m
Thay số liệu vào công thức (2.8), ta có:
)(77.30)4.28.22,1)(4.28.21,2(
200
mtgtgF
qu
=++=
Do tải trọng tác dụng phân bố đều trên khối móng quy ước nên khả năng nhổ
cọc không xẩy ra.
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
Để đảm bảo đất nền dưới mũi cọc không bị phá hoại (theo tiêu chuẩn xây
dựng Việt Nam, nền đất bị coi là phá hoại khi chiều sâu vùng biến dạng dẻo tại
mép móng công trình lớn hơn 0,25 lần chiều rộng móng) thì ứng suất do tải trọng
công trình và trọng lượng móng khối quy ước gây ra tại đáy móng khối quy ước
không được vượt quá sức chịu tải giới hạn của đất nền ở đáy móng khối quy ước.
tức là phải thỏa mãn điều kiện:
Trong đó:
tt
- ứng suất do tải trọng công trình và trọng lượng móng khối quy
ước gây ra tại đáy móng khối quy ước, tính theo công thức:

không bị dịch chuyển ra ngoài hay trồi lên. Khi đó khối lượng móng khối quy ước
được xác định theo công thức:
G
qu
= G
đ
+ Q
c
+ Q
qu
(2.10)
G
đ
- khối lượng của đài và đất lấp trên đài,
γ
tb
- Khối lượng thể tích trung bình đất và bê tông nằm trên đáy đài, lấy
tb
= 2,2
T/m
3
`
Đồ án ĐCCT chuyên môn
Nguyễn Khắc Dũng Lớp ĐCTV- ĐCCT K53
→ G
đ
=n.F
qu
.h.γ
tb

lll
i
qu
=
++
=
∑
γγγ
γ
Thể tích của phần móng khối quy ước bên dưới đáy đài:
V = F
qu
.(28 – 1,5) = 30.77 26.5 = 815.4 (m
3
)
Thể tích của phần đất dưới đáy đài:
V
đ
= V – V
c
= 815.4–15.12= 800.28 (m
3
)
Trọng lượng của phần đất dưới đáy đài:
Q
qu
= γ
qu
’
.V

2,65 (g/cm
3
).
γ- khối lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng khối quy
ước
h - chiều sâu của khối móng quy ước tính tới đầu mũi cọc, h
qu
=29(m);
c - lực dính kết đơn vị ở đáy móng khối quy ước, c = 0 (T/m
2
); (lớp dưới mũi
cọc là cát lẫn sỏi sạn )
Thay số vào công thức (2.11), ta có:
quy
)(18.123)095.47.129402,265,2115.5352.0(1 TR
gh
=×+××+×××=
So sánh σ
tt
và R
gh
: ta thấy σ
tt
= 61.42(T/m
2
) < R
gh
= 123.18(T/m
2
).

là cường độ kháng nén của bê tông R
n
= 1100 T/m
2
[ ]
τ
= 110 (T/m
2
)
U: chu vi tiết diện cọc, U = 4 0.3 = 1,2 (m)
Thay vào công thức (2.13) ta có:
)(58,0
1103,1
32,84
m=
×
< h
0
= 1m.
Như vậy đài cọc không bị chọc thủng do cọc.
7. Vấn đề biến dạng lún của đất nền
Khi thiết kế xây dựng và sử dụng công trình thì độ lún cuối cùng của công
trình không được lớn hơn độ lún giới hạn cho phép, tức là phải thỏa mãn điều kiện:
S [S
gh
]
S - tổng độ lún cuối cùng của công trình;
[S
gh
] - độ lún giới hạn cho phép, với công trình nhà dân dụng: [S