JSOFT
Hiệu quả của việc sử dụng lớp đệm cát đầm chặt trong xây dựng nhà cao tầng trên nền đất yếu
2015-06-07
(MOC.GOV.VN) -
Đất tại nhiều công trường xây dựng được đặc trưng bởi các tính chất đặc thù đòi hỏi áp dụng các biện pháp đặc biệt trong thi công nền, móng và tầng ngầm của nhà và công trình. Trong các tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật, thuộc loại đất nêu trên gồm có đất đắp (nhân tạo), cát xốp, sét yếu, đất than bùn, đất trương nở và đất có tính lún chảy.
Phân tích nguyên nhân gây ra sự cố, biến dạng của nhà và công trình cho thấy thi công không tính đến các tính chất đặc biệt của đất nền có thể phá hỏng hoặc gây biến dạng móng và kết cấu ngầm của công trình. Sự lún tăng thêm của đất nền công trình do một số lượng lớn các yếu tố và tác động mang tính kỹ thuật gây ra, như: Sự thay đổi mức nước ngầm, sự tăng thêm tải trọng lên móng, chất lượng thi công xây lắp chưa đạt yêu cầu, … Tình trạng tăng thêm mức lún đối với móng và sự biến dạng của đất nền công trình nhiều khi do áp dụng các công nghệ thi công thiếu cơ sở khoahọc cùng với việc sử dụng các loại máy và công cụ thi công có sử dụng tác động va đập và rung (như máy khoan cọc, máy cạp đất công suất lớn, xe lăn đường đầm rung,…).

Hiệu quả của các công nghệ được sử dụng trong thi công nền, móng và phần ngầm của nhà trên đất có các tính chất đặc thù, cần phải được xác định dựa trên so sánh các phương án công nghệ khác nhau và tham khảo kinh nghiệm thi công trong các điều kiện địa chất - công trình và thủy văn tương ứng. Công nghệ thích hợp thi công trên nền đất yếu cần được xác lập trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, khảo sát ngay tại hiện trường.

Các biện pháp cơ bản giảm biến dạng của nền và ảnh hưởng của sự biến dạng nền lên công trình được nêu tại Tiêu chuẩn quốc gia “Nền của nhà và công trình”. Một trong số các biện pháp nêu trên là thay thế tất cả hoặc một phần đất yếu trong nền (theo mặt bằng và theo chiều sâu) bằng lớp đệm từ cát hoặc sỏi,… Phần dưới đây sẽ giới thiệu kết quả thí nghiệm đối với các công trình được xây dựng trên các khu đất tưới tiêu Lyuberets vùng Mátxcơva (bao gồm các tòa nhà ở cao 14 tầng sử dụng hệ thống kết cấu 111M với số lượng đơn nguyên khác nhau).

Độ cứng không gian và sự bền vững của các tòa nhà được bảo đảm bằng sự làm việc đồng thời của các đĩa trần ngăn cứng không thay đổi kết hợp với hệ thống chịu lực bên trong kiểu chéo chữ thập và tường ngoài đầu hồi chịu lực.

Các cấu kiện và sản phẩm sản xuất quy mô công nghiệp đã được sử dụng trong hệ thống kết cấu xây dựng 111M. Các cụm ghép nối có khả năng ngăn ngừa sự đổ sụp tiến triển đối với kết cấu của nhà đã được sử dụng. Ngoài mối nối kiểu neo hệ thống kết cấu đã sử dụng các mối liên kết theo phương thẳng đứng giữa các tấm panel bên trong và bên ngoài từ tầng 2 cho đến tầng kỹ thuật kết hợp với các mối hàn bổ sung tại các cạnh thẳng đứng của các tấm panen đó.

Móng là tấm bê tông cốt thép liền khối chiều dày 800 - 1.000 mm và được phân chia thông qua các mối hàn nối biến dạng - lún thi công bằng vữa bê tông mác B7, 5 chiều dày 100 mm. Mác chống thấm nước là W6.

Công trường thí nghiệm xây dựng nhà nằm trong vùng đất băng tích Mátxcơva -Dnepr hình thành từ đất sét pha, cát pha, thêm ít đất sét cứng, sét nửa cứng và sét dẻo cứng. Khu vực băng tích được bao phủ bởi các lớp trầm tích bề mặt và trầm tích nước - sông băng.

Các lớp trầm tích nước - sông băng là loại đất sét pha với các khối lượng riêng khác nhau và cát có chứa đá vụn và đá dăm dưới dạng ống hoặc lớp xen giữa. Cát chủ yếu có khối lượng riêng mức trung bình. Các lớp trầm tích phủ mặt là các lớp sét pha.

Cấu tạo địa chất tại khu vực công trường (mũi khoan thăm dò sâu đến 25 m) như sau: Lớp trầm tích mặt kỷ đệ tứ trên là đất sét pha có độ dẻo cao và độ dẻo thấp; trầm tích nước - sông băng không phân lớp kỷ đệ tứ giữa của tầng Mátxcơva là các lớp đất sét pha có độ dẻo cao, độ dẻo thấp và nửa cứng kể cả cát hạt nhỏ; trầm tích tầng đá phấn là cát hạt nhỏ có khối lượng riêng trung bình; phía trên của lớp trầm tích là lớp đất trồng trọt và đất đắp.

Nước ngầm khu vực công trường ở chiều sâu 4 - 10 m. Công trường không tiềm tàng nguy cơ bị ngập nước.

Các quá trình và hiện tượng vật lý - địa chất không thuận lợi cho các hoạt động xây dựng đã được thiết kế đều không phát hiện thấy trong quá trình tiến hành khảo sát.

Kết quả thí nghiệm tại một trong các công trường cho thấy trong điều kiện thời tiết – khí hậu của vùng Mátxcơva, các lớp đất yếu thuộc các Phần tử địa chất công trình N02 và N03 đều nằm dưới mức đặt móng của tòa nhà và xét theo tất cả các chỉ tiêu cơ - lý đều chưa được đầm chặt đạt mức cần thiết. Do đó, các lớp đất thuộc các Phần tử địa chất công trình N02 và N03 được thay thế bằng lớp đệm bằng cát đầm chặt với cát có kích thước hạt lớn và trung bình. Tổng chiều dày của lớp đệm cát trong nền nhà là 2 m đến 4,5 m.

Các thí nghiệm đầm được thực hiện trước khi thi công nền cát đầm chặt đã thu được các thông số công nghệ (chiều dày lớp đắp trong lớp đệm, độ ẩm tối ưu, số lượng lượt chạy máy đầm) bảo đảm nhận được các giá trị mong muốn về khối lượng riêng của đất được đầm chặt, kể cả các giá trị sử dụng cho công việc kiểm tra đối với các chỉ tiêu cần được giám sát tác nghiệp trong quá trình thi công (như sự hạ thấp bề mặt đầm, sự lún marka,…). Việc thí nghiệm đầm lớp đệm đất (cát) được thực hiện theo Tiêu chuẩn quốc gia “Công tác đất, nền và móng”.

Trước khi tiến hành thí nghiệm đầm, nhiều mẫu cát sử dụng cho lớp đệm đã được khảo sát trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm giúp quyết định chọn loại cát có kích thước hạt trung bình do việc thi công lớp đệm cát sẽ được thực hiện trong điều kiện độ ẩm thiên nhiên (cát ở mỏ) trong đó đặc biệt chú ý khối lượng riêng của cát có độ ẩm từ mức thiên nhiên đến mức tối ưu hoặc cao hơn. Kết qủa thí nghiệm cho thấy khi độ ẩm thay đổi từ 5% đến 13%, khối lượng riêng của đất khô (cát) đạt trên 1,82 g/cm3, như vậy khối lượng riêng của đất khô (cát) đáp ứng các yêu cầu của công tác thi công trong điều kiện công trường.

Công nghệ thi công lớp đệm cát được xác lập trên cơ sở kết quả đầm thí nghiệm:

- Việc đầm cát được thực hiện bằng xe lăn đường đầm rung ép phẳng trọng lượng 13 – 19 tấn và số lần chạy xe là 15 - 16 lần;

- Đường chạy xe đầm rung lần thứ nhất là đầm sơ bộ (đầm tĩnh) với tốc độ chạy xe là 1,5 - 2 km/h; từ lần chạy xe thứ hai trở đi, tốc độ chạy xe là 3,5 - 4,5 km/h; lần chạy xe cuối cùng tốc độ chạy xe là 1,5 - 2 km/h;

- Sơ đồ đường chuyển dịch của xe lăn đầm rung là hình dích dắc;

- Độ ẩm của cát (thiên nhiên) là 6% - 14%, chiều dày lớp cát đầm là 20 - 55 cm;

- Việc kiểm tra tác nghiệp đối với chất lượng lớp đệm cát được thực hiện bằng thiết bị đo độ đầm chặt SPG -1M (số lượng điểm đo không dưới 6 điểm đối với mỗi lớp đầm);

- Việc kiểm tra tại công trường đối với độ đầm chặt được thực hiện bằng đầu đo kích thước nhỏ.

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy vận tốc xe lăn đầm rung càng nhỏ độ đầm chặt và chiều dày đầm càng cao. Tuy nhiên, giảm vận tốc chạy xe gây giảm mạnh năng suất đầm. Với vận tốc xe đầm rung nêu trên chiều dày lớp cát đầm đạt giá trị lớn nhất sau 6 - 8 lần chạy xe trên cùng một vệt đầm. Với vận tốc chạy xe khoảng 3,6 - 4,2 km/h, chiều dày lớp cát đầm và năng suất đầm đạt giá trị tối ưu.

Việc đầm lớp đệm cát bằng xe lăn đường đầm rung chạy với vận tốc lớn bằng 5 - 6 km/h đòi hỏi phải tăng số lần chạy xe trên cùng một lớp cát đầm. Chiều dày của lớp cát đắp trong trạng thái tơi xốp được lấy bằng 10% - 15% cao hơn giá trị đặt ra trong thiết kế và sẽ được điều chỉnh cho chính xác hơn theo kết quả đầm thí nghiệm. Cát sử dụng cho việc thi công lớp cát đầm chặt được khai thác từ mỏ cát và các tính chất của loại cát này đã được xác định trong phòng thí nghiệm.

Để bảo đảm chất lượng các công việc theo thiết kế, tất cả các công việc thi công nền cát đầm nhân tạo đều được thực hiện theo Tiêu chuẩn quốc gia “Công tác đất, nền và móng”.

Xét theo tất cả bề mặt khu đất và theo chiều sâu của nền cát đầm chặt - lớp đệm cát, các đặc tính sau đây đã được xác định: Khối lượng riêng của đất khô (cát) pd ~ 1,8 - 1,85 g/cm3; hệ số đầm chặt kcom lớn hơn hoặc bằng 0,98.

Mô đun biến dạng của cát bên trong phần thân của lớp đệm được đầm chặt bằng xe lăn đường đầm rung được xác định căn cứ trên kết quả thí nghiệm hiện trường đối với đất theo phương pháp tải trọng tĩnh bằng phương pháp thí nghiệm ép.

Kết quả nghiên cứu cho thấy đối với việc tính toán kết cấu của nhà cần phải áp dụng các giá trị chuẩn mực sau đây đối với các đặc tính cơ - lý của cát trong phần thân của lớp đệm cát đầm chặt trong nền của công trình nhà đang được xây dựng: Góc ma sát trong bằng 350; môđun biến dạng E bằng 35 Mpa.

Kết luận


1. Trong quá trình nghiên cứu đã xác định được rằng nếu sức căng trong nền bên dưới móng của nhà nhiều tầng đạt trên 0, 3 Mpa và các lớp đất nền phía trên có chiều dày đến 4, 5 m là đất yếu, trong đó mô đun biến dạng chung đặc trưng bởi giá trị trong khoảng 5 - 15 Mpa thì việc thi công lớp đệm cát đầm chặt từ cát kích thước hạt lớn hoặc trung bình là giải pháp kết cấu có cơ sở khoa học và hiệu quả so với sử dụng móng cọc và các phương pháp gia cố đất khác.

2. Đối với việc thi công lớp đệm cát đầm chặt trong điều kiện thời thiết - khí hậu thay đổi trong quá trình thi công hoặc trong điều kiện có thể có mưa hoặc thường xuyên có mưa thì việc sử dụng cát có kích thước hạt lớn hoặc trung bình là có cơ sở khoa học vì những lý do sau:

- Loại cát nêu trên có thể được đầm chặt bằng các loại máy đầm đất khác nhau (xe lăn đường đầm tĩnh, xe lăn đường đầm rung, các xe máy đầm đất loại nhỏ khác,…) trong mọi điều kiện độ ẩm từ độ ẩm tự nhiên (4% - 6%) cho đến cát bão hòa nước. Độ ẩm tối ưu cho việc đầm loại cát này là 8% - 14%;

- Cát bên trong phần thân của lớp đệm cát sau khi được đầm sẽ là cát không trương nở. Về mùa đông lớp đệm cát đã được đầm chặt không đòi hỏi thực hiện biện pháp cách nhiệt đặc biệt và việc thi công móng nhà có thể được thực hiện ngay mà không cần thực hiện thêm các biện pháp khác. Về mùa xuân không đòi hỏi thực hiện việc bảo dưỡng cũng như không cần tiến hành các thí nghiệm nhằm xác định lại các đặc tính của cát đầm đã được xác định từ trước;

3. Tổng chiều dày của lớp đệm cát được xác định thông qua kết quả tính toán đối với lún có thể xảy ra, chiều dày của lớp đất yếu, năng lực công nghệ của đơn vị thi công.


Nguồn: Tạp chí Xây dựng công nghiệp và dân dụng Nga, số 4/2014
ND: Huỳnh Phước

Tin chỉ đạo, điều hành

Góp ý cho dự thảo Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ ngành Xây dựng giai đoạn 2021-2030

Khai mạc phiên chính thức Đại hội Đại biểu Đảng bộ Bộ Xây dựng lần thứ IX, nhiệm kỳ 2020-2025

Quyết định về việc thành lập Hội đồng tư vấn đánh giá nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ thường xuyên theo chức năng năm 2019 của Viện Vật liệu xây dựng

Quyết định về việc thành lập Hội đồng tư vấn đánh giá nghiệm thu kết quả nhiệm vụ KHCN “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp đầu tư, quản lý, khai thác không gian ngầm phục vụ công cộng đô thị thích ứng với điều kiện Việt Nam”

Bộ Xây dựng trao Quyết định bổ nhiệm Phó Vụ trưởng Vụ Khoa học công nghệ và môi trường

Thứ trưởng Lê Quang Hùng chủ trì cuộc họp Hội đồng Tư vấn hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật xây dựng

Quyết định thành lập Hội đồng tư vấn đánh giá nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ “Nghiên cứu thay thế sợi amiăng bằng các loại sợi khác trong sản xuất tấm lợp amiăng xi măng ”, mã số RD 106-18

Quyết định Thành lập Hội đồng tư vấn đánh giá nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ “Nghiên cứu chế tạo block bê tông polymer siêu nhẹ, ứng dụng cho kết cấu vách ngăn lắp ghép trong công trình nhà cao tầng ”, mã số RD 44-18

Le Doan Hop

Tổ chức các hoạt động của Tháng hành động vì môi trường hưởng ứng Ngày Môi trường Thế giới và Ngày Quốc tế Đa dạng sinh học năm 2021

Thông báo đề xuất các nhiệm vụ, dự án bảo vệ môi trường từ nguồn sự nghiệp môi trường năm 2022 và giai đoạn 03 năm (2022-2024)

Bổ sung giải pháp theo QCVN 06:2010/BXD đối với công trình Khu phức hợp B3-CC1 khu trung tâm khu đô thị Tây Hồ Tây

Giải đáp vướng mắc trong việc áp dụng QCVN 06:2010/BXD tại dự án Tòa nhà hỗn hợp thương mại dịch vụ và căn hộ chung cư Alacarte Hạ Long

Luận chứng kỹ thuật bổ sung giải pháp thiết kế đảm bảo PCCC cho công trình Tháp A dự án Sunbay Park Hotel & Resort

Giải đáp vướng mắc trong việc áp dụng QCVN 13:2018/BXD

Luận chứng kỹ thuật bổ sung giải pháp thiết kế đảm bảo PCCC cho công trình Văn phòng làm việc, xây dựng tại số 65 đường Hải Phòng, phường Thạch Thang, quận Hải Châu, TP. Đà Nẵng

Luận chứng kỹ thuật bổ sung giải pháp thiết kế đảm bảo PCCC cho công trình Khu chung cư cao tầng, văn phòng thương mại và nhà ở Tuyên Sơn

® MOC giữ bản quyền nội dung trên website này.
THÔNG TIN LIÊN HỆ.