CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Khái quát chung Khác với đất đắp đổ tùy tiện trước đây, đất đắp đổ ngày nay được thực hiện theo những quy trình được kiểm tra cẩn thận trên đất tự nhiên đã được xử lí trước bằng cách bóc bỏ những nơi mềm yếu và có tính ép lún cao. Những đất đắp đổ như vậy có thể dùng làm nền công trình còn tốt hơn cả đất tự nhiên và đã được sử dụng rộng rãi ở những khu vực phát triển nhà ở và khu công nghiệp. Đặc thù của cát san lấp lâu năm (cát chặt): Tính nén lún thấp, ngay cả khi áp lực rất lớn cũng không thể làm giảm hệ số rỗng của cát xốp tới hệ số rỗng của cùng loại cát đó ở điều kiện chặt.
Mặt khác, hệ số rỗng của cùng loại cát xốp có thể dễ giảm tới gía trị của cát chặt chỉ nhờ chấn động. Do đặc thù của nền cát san lấp mà một số phương pháp thi công gia cố nền bằng cọc đá, cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ, cừ tràm, ., gặp khó khăn dẫn đến tăng chi phí, giảm sức chịu tải của đất nền gây chuyển vị cho công trình xây dựng. Vì vậy, việc tìm một phương pháp gia cố nền mới thuận tiện cho việc thiết kế thi công với mục đích hạ giá thành xây dựng, tăng sức chịu tải của đất nền, hạn chế chuyển vị của công trình là rất cần thiết. * Về đặc điểm địa hình và địa chất, khí hậu, thủy văn.
An Giang là một trong những tỉnh đầu nguồn của khu vực đồng bằng sông Cửu Long, có toạ độ địa lý từ 10010’30” đến 10037’50” vĩ độ Bắc và từ 104047’20” đến 105035’10” kinh độ Đông. Khí hậu ở đây mang đặc điểm chung của khí hậu vùng đồng bằng Nam Bộ: - Về nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm là 27 oC. Mùa khô nhiệt độ cao nhất trung bình 35 oC ÷ 36 oC. Mùa mưa nhiệt độ thấp nhất trung bình 20 oC ÷ 21 oC.
- Về chế độ gió: Gió Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 4. Gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10. Tốc độ gió trung bình 3 m/s. - Về chế độ mưa, nắng, ẩm: Bình quân số ngày nắng trong năm 7 giờ / ngày.
Lượng mưa trung bình hàng năm 1477 mm. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4, độ ẩm trung bình 76 %. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, độ ẩm trung bình trên 80 %. An Giang có nguồn nước mặt và nước ngầm rất dồi dào.
Sông Tiền và sông Hậu chảy song song từ Tây Bắc xuống Đông Nam trong địa phận của tỉnh dài gần 100 km, lưu lượng trung bình năm 13. Bên cạnh đó có 280 tuyến sông, rạch 1 và kênh lớn, nhỏ, mật độ 0,72 km/km². Chế độ thủy văn của tỉnh phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ nước của sông Mê Kông, hàng năm có gần 70 % diện tích tự nhiên bị ngập lũ từ 1 mét đến 2,5 mét, thời gian ngập từ 2,5 đến 5 tháng, thông thường từ 15/8 đến 20/12, vừa đem lại lợi ích to lớn, đưa lượng phù sa, vệ sinh đồng ruộng. nhưng cũng đã gây ra những tác hại nghiêm trọng.
Trong 30 năm qua đã có đến 5 lần ngập cao làm thiệt hại tính mạng, mùa màng, cơ sở hạ tầng, nhà ở của cư dân. làm cho suất đầu tư của tỉnh thường ở mức cao nhưng hiệu quả mang lại bị hạn chế. - Về địa hình: có địa hình vừa có đồng bằng vừa có đồi núi thấp. Có cao độ thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam với độ chênh cao 0,5 → 01 cm/km.
Hình 1-1: Bản đồ địa hình tỉnh An Giang - Về địa chất: Về đất đai và thổ nhưỡng, An Giang có 6 nhóm chính, trong đó chủ yếu là nhóm đất phù sa 151.600 ha chiếm 44,5% diện tích đất tự nhiên; nhóm đất phù sa có phèn 93.800 ha chiếm 27,5%; nhóm đất phát triển tại chỗ và đất phù sa cổ 24.700 ha chiếm 7,3%; còn lại là đất phèn và các nhóm khác. * Về cao trình thiết kế tại tỉnh An Giang. Để xác định cao trình thiết kế áp dụng cho địa bàn tỉnh An Giang, nhằm ước lượng được chiều cao san lấp cát, tác giả xin trích dẫn một phần cách xác định cao trình thiết kế trong nội dung Công văn số 1296/SXD-HĐXD: “1. Đối với công trình nằm trong khu vực không có hệ thống đê bao kiên cố: CTTK = MNLmax + H, trong đó: - MNLmax: Là trị số cao trình mực nước lũ cao nhất tương ứng với tần suất ngập lũ được quy định cho cấp công trình đang thiết kế.
2 - H: Chiều cao vượt lũ, được xác định theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, Tiêu chuẩn Việt Nam (sau đây gọi tắt là QCVN, TCVN), Tiêu chuẩn xây dựng chuyên ngành - trường hợp chưa chuyển đổi sang TCVN. Chiều cao vượt lũ của công trình dân dụng, công nghiệp: Tham khảo tại Điều 3.4 của QCVN : 01/2008/BXD "Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Quy hoạch Xây dựng"… 2. Đối với công trình nằm trong khu vực có hệ thống đê bao kiên cố: Xác định sự phù hợp đối với cao trình hiện trạng của các công trình tại các khu vực lân cận đã xây dựng đảm bảo an toàn với lũ, để lựa chọn CTTK đảm bảo tính đồng bộ và kinh tế, kỹ thuật.” Để đảm bảo vượt lũ, các công trình đầu tư xây dựng trên địa bàn tỉnh An Giang khi thiết kế hạng mục san lấp cát phải có chiều dày bình quân từ 2,5 m – 5 m. Các loại nền móng sử dụng cho nhà thấp tầng (≤ 5 tầng) ở các khu dân cư có đắp cát 1.
Phương án móng cọc sâu Thông thường cọc ép thì khoảng 20 - 25 tấn cho phương pháp ép neo; 30 - 40 tấn cho phương pháp ép chất tải. Có những khu vực phải thiết kế cọc khoan nhồi, thường đường kính là 300 - 400 mm, và sức chịu tải tính toán khoảng 30 - 40 tấn cho mỗi cọc. * Những hạn chế: - Công nghệ phức tạp, tốn nhiều công đoạn, đòi hỏi bên thi công phải có chuyên môn và kinh nghiệm thi công cọc khoan nhồi. - Nhiều công đoạn thi công và giám sát.
- Chi phí thi công xây dựng cao. - Trong một số trường hợp ở một số phân đoạn của cọc xuất hiện ma sát âm. - Một số sự cố xảy ra khi thi công ép cọc BTCT: + Cọc bị nghiêng, lệch khỏi vị trí thiết kế. + Cọc đang ép xuống thì bị cong, xuất hiện vết gãy nứt ở vùng chân cọc.
+ Cọc ép chưa đạt độ sâu, tải trọng thiết kế. + Chất lượng cọc chưa đạt hoặc lực ép tăng quá nhanh làm vỡ đầu cọc. 3 Hình 1-2: Cọc bị lệch khỏi vị trí thiết kế 1. Phương án cừ tràm, cừ tre Móng cừ tràm, cừ tre là giải pháp mang tính truyền thống để xử lý nền móng cho công trình được khuyến cáo dùng với nhà có tải trọng nhỏ như nhà cấp 4, địa hình phức tạp móng dưới cống, nền đất yếu như ao hồ, đất mượn, đất vượt….
Cũng giống như các loại cọc gỗ khác thì cọc tràm và cọc tre dùng thích hợp và có hiệu quả để xử lý những khu vực có nền đất yếu dưới các công trình bờ bao, bờ kè, nhà ở từ 1 - 4 tầng với quy mô vừa và nhỏ khi lực chịu tải trung bình dưới đế móng không vượt quá 0,9 kg/cm2. Thông thường thì cần chọn cừ tràm có chiều dài 3,5 – 4,5 m, đường kính gốc trung bình 10 – 12 cm, đường ngọn 5- 6 cm và phải đóng với mật độ 25 – 49 cây/m² thì sức chịu tải của đất mới đạt 0,6 - 0,9 kg/cm². Số lượng cọc trên 1 m2 được xác định theo 22TCN 262-2000 thì cừ tre đóng 25 cọc/1m2, cừ tràm 16 cọc/1m2. * Những hạn chế của móng cừ tràm, cừ tre: - Chỉ được đóng cừ tràm trong đất ngập nước để tràm không bị mục nát, nếu đóng trong đất khô không có nước sau đó tràm bị mục nát thì lại phản tác dụng làm nền đất yếu đi.
Mực nước ngầm hiện nay có khuynh hướng rút xuống nên cừ tràm ở nhiều công trình bị nhô lên khỏi mực nước ngầm. - Không đóng cừ tràm trong nền đất cát, vì đất cát không giữ được nước, thường chỉ đóng cừ tràm trong nền đất sét có nước. - Khảo sát, thống kê một số công trình gia cố nền móng bằng phương pháp đóng cừ tràm, được kết quả: có trường hợp lún lệch, lún sâu (nhưng sẽ lún đều khi công trình được đặt trên hệ thống móng vững trãi). 4 Như vậy việc đặt trực tiếp móng công trình lên đầu cừ tràm, cừ tre là tốt khi công trình có số tầng ít và tải trọng thấp, có mực nước ngầm ổn định.
Phương án cừ đá chẻ Giải pháp cừ đá giữ lại lớp đất mặt chịu tải rồi dùng cừ đá đóng xuống. Giải pháp này ứng dụng cho nhà thấp tầng, nơi có lớp đất mặt sét từ 1,5 m trở lên. Qua kinh nghiệm thực tế phải đóng với mật độ 9 cây/m², tiết diện từ 10 – 20 cm, chiều dài từ 1 – 2,5 m thì sức chịu tải của đất mới đạt 1,7 – 2,5 kg/cm². * Những hạn chế: - Chịu lực tốt khi lớp đất mặt là sét, khi lớp đất mặt là cát thì khó kiểm soát được chất lượng do thường thi công theo hình thức soi nước vào nền cát để đặt cừ.
Hình 1-3: Thi công đóng, soi nước cừ đá - Dễ bị nứt gãy khi thi công bằng phương pháp đóng, ép. - Công trình dễ bị lún, nứt do quá trình thi công không kiểm soát được chất lượng. Phương án móng bè Móng bè ( móng liền hay móng bảng) trải rộng dưới toàn bộ công trình để làm giảm áp lực của công trình lên nền đất, đây là một loại móng nông, mềm được dùng ở nơi có nền đất có sức kháng nén yếu, dù không hay có nước hoặc do yêu cầu cấu tạo của công trình. Trong xây dựng công trình dân dụng, để tiết kiệm chi phí người ta thường sử dụng móng bè cho công trình đến 2 tầng.
Nếu xây dựng nhà cao tầng thường kết hợp móng bè với cọc (chi phí lớn nếu áp dụng cho nhà thấp tầng). 5 Ở những nơi có nền đất yếu, dùng móng bè sẽ là phương pháp an toàn nhất bởi đây là loại móng nông, sức kháng nén yếu dù không hay có nước hoặc do yêu cầu cấu tạo của công trình. Móng bè khi được thi công sẽ trải rộng móng lên khắp bề mặt nền đất, các cột móng có thể theo dải dài, caro hay đơn lẻ.