CHƯƠNG 1 THI COÂNG ÑAÁT Mục tiêu: Sau khi học xong bài này, người học có khả năng: - Kiến thức: Biết phân loại công trình đất và các dạng thi công đất. Hiểu rõ nguyên tắc tính toán khối lượng đất. - Kỹ năng: phân tích được các tính chất của đất. Biết tính khối lượng đất công trình đặc biệt.
Biết tính toán khối lượng hố móng và các công trình đất cơ bản. Áp dụng tính toán khối lượng đất, cát cần nâng nền, hạ nền … - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Khảo sát và nghiên cứu thêm các loại đất ngoài thực tế thông qua bài học để hiểu rõ hơn tính chất của đất và tự tính toán khối lượng đất theo hướng dẩn. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Có tính tự giác trong quá trình học tập. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG I.
PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNG ĐẤT I. Chia theo độ bền công trình: Gồm công trình vĩnh cửu và công trình tạm thời Loại vĩnh cửu: có yêu cầu sử dụng lâu dài, gồm những công trình như nền đường bộ, nền đường sắt, đập đất, kênh mương, đê điều. Loại tạm thời: chỉ có yêu cầu là phục vụ trong thời gian thi công như hố móng, rãnh đặt đường ống. Chia theo hình dạng công trình: Gồm loại chạy dài và loại tập trung - Loại chạy dài: như nền đường, đê, đập, kênh, mương.
- Loại tập trung: như hố móng trụ (móng nhà), hố móng bè. CÁC DẠNG THI CÔNG ĐẤT I. Đào: đào hố móng, rãnh móng, đào kênh, đào đường hầm. Đào đất có khi tiến hành ở nơi đất khô, có khi đào ở nơi đất có mạch nước ngầm, có khi đào ngay trong nước (như nạo vét lòng sông, lạch biển).
Đắp: đắp tôn nền, đắp đê, đắp đập ngăn nước. Đắp đất có thể làm cả ở trên cạn và ở dưới nước. San: san nền, san bạt đồi, san đằp đất. Lấp: lấp hồ ao, lấp chổ trũng, lấp khe móng, lấp rãnh.
Đầm: đầm nền chống lún, đầm đập đất cho nước không thấm qua được. 4 Máy san phẳng Xác định cao trình san lấp I. PHÂN CẤP ĐẤT I. Theo thủ công: Trong thi công thủ công người ta phân loại đất rắn, mềm theo khả năng khai thác của người công nhân, hiện nay phân chia thành chín nhóm đất.
Theo cơ giới: Trong thi công cơ giới người ta phân theo sức tiêu hao năng lực của máy hoặc theo năng suất của máy đào gầu đơn, và chia ra 4 cấp đất và 7 cấp đá. Phân cấp đá theo thời gian cần thiết để khoan 1m dài. San lấp mặt bằng công trình I. NHỮNG TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT I.
Độ tơi xốp: Đất nằm nguyên ở vị trí của nó trong vỏ trái đất được gọi là “ đất nguyên thể”. Đất đã được đào lên gọi là đất tơi xốp, thường chiếm một khối lượng lớn hơn * Phân đất ra hai trạng thái tơi xốp: - Độ tơi ban đầu: khi đất nằm ở trong gầu máy đào hoặc ở trên xe vận chuyển, ký hiệu là K - Độ tơi cuối cùng: khi đất đã được đầm sau khi đắp, ký hiệu là K0. Cấp đất càng cao thì độ tơi xốp càng lớn. 5 @ Bảng phân chia độ tơi xốp ở một số loại đất Loại đất Độ tơi ban đầu K (%) Độ tơi cuối cùng K0 (%) Đất cát, sỏi 8 ÷ 15 1 ÷ 2,5 Đất dính 20 ÷ 30 3÷4 Đất đá 35 ÷ 45 10 ÷ 30 + Nếu gọi: - V1 : là thể tích đất nguyên thể - V2 : là thể tích đất ban đầu - V3 : là thể tích đất đào đã được đầm sau khi đắp, thì: + Ta có: V1 < V3 < V2 Điều đó có nghĩa là mặc dù ta đầm kỹ đến đâu thì đất cũng khó đạt được độ chặc ban đầu khi nó còn ở trạng thái nguyên thể.
Độ ẩm của đất: Độ ẩm của đất là tỉ trọng của trọng lượng nước trong đất trên trọng lượng hạt của đất, tính theo phần trăm. * Công thức tính độ ẩm: W = (Gn / Gkh)x 100 (%) Hoặc: W = [(Gư – Gkh)/ Gkh ]x 100 (%) + Trong đó: - Gn là trọng lượng nước trong mẫu đất - Gkh là trọng lượng mẫu đất sau khi sấy khô - Gư là trọng lượng mẫu đất ở trạng thái tự nhiên * Phân loại đất dựa vào độ ẩm: a/ Phân theo khô ướt: ta phân đất thành 3 loại là khô, ẩm và ướt - Đất khô: có W < 5% - Đất ẩm: có W = 5 ÷ 30% - Đất ướt: có W > 30% b/ Phân theo cách khác: người ta phân đất theo 3 loại hút, ngậm và thoát nước - Đất hút nước: đất bùn, đất thịt, đất màu. - Đất ngậm nước: đất thịt, hoàng thổ. - Đất thoát nước: cát, cuội, sỏi.
Khả năng chống xói lỡ của đất Khả năng chống xói lỡ của đất là những hạt đất trong công trình đất không bị dòng nước chảy (trong kênh mương) lôi cuốn đi. Muốn chống xói lỡ thì lưu tốc của dòng nước chảy trên mặt đất không được lớn hơn một trị số mà ở đó những hạt đất bắt đầu bị lôi cuốn đi. Loại đất Lưu tốc cho phép (V) Đất cát 0,15 ÷ 0,8 m/s Đất thịt(sét) chắc 0,8 ÷ 1,8 m/s Đất đá 2,0 ÷ 3,5 m/s 6 Những tính chất trên ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình bằng đất. Ở các đáy hố móng, nền công trình, mái dốc đào hoặc đắp với những đất ướt, đất có độ ngậm nước lớn và đất dễ bị xói lỡ thì thường không chắc, không ổn định và dễ lún.
Độ dốc của mái đất: Phụ thuộc vào loại đất (đất dính hay đất rời). Trạng thái ngậm nước của đất cụ thể là phụ thuộc vào: - Góc ma sát trong của đất (ư) là góc dốc tự nhiên - Độ dính của những hạt đất (C) - Độ ẩm của đất (W) Càng đào xuống sâu thì mái đất càng phải xoãi hơn vì lớp đất gia tải ở trên càng lớn. * Độ dốc của mái đất những công trình tạm thời như hố móng công trình ta có thể tham khảo theo bảng dưới đây: Loại đất Chiều sâu hố đào Dưới 3m Từ 3 ÷ 6 m Đất đắp, đất cát sỏi 1 : 1,25 1 : 1,5 Đất cát pha sét 1 : 0,67 1:1 Đất sét pha cát 1 : 0,67 1 : 0,75 Đất sét 1 : 0,5 1 : 0,67 Đất đá rời 1 : 0,1 1 : 0,25 Đất đá 1:0 1 : 0,1 Bảng độ dốc mái đất của các hố đào tạm thời * Ngoài ra người ta thường dùng công thức tính hệ số dốc của mái đất như sau: m = cotg = B/ H (m : mái dốc ) H B II. TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐẤT II.
MỤC ĐÍCH Để biết khối lượng công việc và từ đó có giải pháp làm việc theo phương pháp thủ công hay cơ giới cho phù hợp. Để tính toán nhân lực và máy móc cho việc lập tiến độ thi công. Để tính giá thành công trình ở phần thi công công tác đất. NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN Tính khối lượng đất thường làm ngay trên bản vẽ công trình đất.
7 Khi thi công đào đất ngoài thực địa thì tính khối lượng bằng cách đo tự nhiên. Nguyên tắc để tính khối lượng đất là phân thành nhiều khối có hình dạng hình học đơn giản, rồi tổng cộng những khối lượng đó lại. CÔNG THỨC TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐẤT II. Tính khối lượng hố móng: Chiều dài và chiều rộng của mặt đáy hố móng phải lấy lớn hơn kích thước mặt bằng công trình xây dựng khoảng từ 0,5 ÷ 2,0m (thực tế thường lấy thêm từ 1,2 ÷ 1,5m) Khối lượng hố móng có mặt trên và mặt dưới là hình chữ nhật thì tính như sau: phân thành các hình lăng trụ và các hình tháp để tính thể tích rồi cộng dồn cả lại (xem hình) * Công thức tính: V = H/ 6 [ ab + (a + c)(b + d) + cd ] + Trong đó: - a, b: chiều dài và chiều rộng mặt đáy - c, d: chiều dài và chiều rộng của mặt trên - H: chiều sâu của hố móng II.
Tính khối lượng công trình đất chạy dài - Những công trình đất chạy dài như nền đường, đê, đập, bờ kênh - Để tính khối lượng đất, ta chia công trình thành từng đoạn mà mỗi đoạn nằm giữa hai mặt cắt ngang có tiết diện F1 và F2 cách nhau một đoạn dài L B- Mặt đê Tính khoái löôïng coâng trình ñaát chaïy daøi Thể tích giữa hai mặt cắt đó được tính theo công thức: V = L (F1 + F2)/ 2 + Trong đó: - F1 : diện tích mặt cắt có chiều cao H1 - F2 : diện tích mặt cắt có chiều cao H2 II. Tính tiết diện ngang của công trình đất chạy dài Xét tiết diện ngang của công trình đất chạy dài ta có các trường hợp: - Trường hợp mặt đất nằm ngang và bằng phẳng 8 Tröôøng hôïp maët ñaát naèm ngang vaø baèng phaúng Tiết diện ngang ở đây được xác định theo công thức: F = h(B +b)/ 2 (1) + Trong đó: B = b + 2mh Do đó, công thức (1) có thể tính như sau: F = h(b + mh) (2) - Trường hợp mặt đất dốc nghiêng và phẳng. + Tiết diện ngang ở đây được xác định theo công thức: F = b(h1 +h2)/ 2 + m.h2 Nếu m1 và m2 khác nhau: m = (m1 + m2)/ 2 Tröôøng hôïp maët ñaát doác nghieâng vaø phaúng + Chiều rộng B được tính: B = b + m1h1 + m2h2 Nếu h1 và h2 chênh lệch nhau không nhiều (khoảng 50cm) thì ta dùng công thức đơn giản để tính B. CÔNG TÁC ĐÀO ĐẤT Ta có một số phương pháp thi công đào đất như: Phương pháp thi công: dùng các dụng cụ thô sơ như xẻng, cuốc, cuốc chim, xà beng, búa.
để đào đất, đá (tùy theo cấp, nhóm) Phương pháp cơ giới: dùng các máy làm đất như : máy đào gầu ngữa (thuận), máy đào gầu sấp (nghịch) để cắt phá phần đất ra khỏi khối nguyên thể của nó. Phương pháp nổ mìn: dùng sức của thuốc nổ để phá vỡ khối đất hoặc để bắn văng đất đi xa. ĐÀO ĐẤT BẰNG THỦ CÔNG III. DỤNG CỤ ĐÀO ĐẤT Thường dùng các dụng cụ như phương pháp thủ công III.
CÔNG TÁC CHUẨN BỊ 2. Dọn mặt đất: Cuốc cỏ, chặt các cây nhỏ, dọn rác, nhổ bật gốc cây. Những cây cần thì giữ lại, những cây to phải phá bỏ đi thì phải đào hết gốc rễ, bằng cách buộc cáp rồi dùng tời kéo đổ, dùng máy ủi đổ, dùng mìn nổ bật gốc. Vạch đường tim công trình lên giá ngựa, giác móng: Dùng máy trắc địa xác định vị trí công trình trên mặt đất, đóng cọc định vị, dựng giá ngựa ngoài phạm vi hố móng, trên giá đóng đinh để căng dây ghi đường tim tường hoặc cột.