Giáo trình Nền và Móng nghề Xây dựng Cầu đường - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình nền và móng nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và kỹ năng thực tiễn cho sinh viên.

Trường đại học

Trường Cao Đẳng Xây Dựng

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Giáo Trình

2023

66
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình nền móng xây dựng cầu đường CĐ

Giáo trình nền và móng nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng là một tài liệu học thuật cốt lõi, đóng vai trò nền tảng trong chương trình đào tạo kỹ sư và kỹ thuật viên ngành xây dựng. Môn học này trang bị kiến thức và kỹ năng cơ bản về tính toán, thiết kế kết cấu móng công trình, một bộ phận quan trọng có chức năng truyền tải trọng từ kết cấu bên trên xuống nền đất. Tầm quan trọng của môn học được nhấn mạnh trong bối cảnh các cơ sở đào tạo trước đây thường tự biên soạn tài liệu, dẫn đến thiếu một giáo trình chuẩn thống nhất. Sự ra đời của tài liệu này, theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT, đã đáp ứng yêu cầu cấp thiết về một nguồn tham khảo chính quy, hệ thống hóa kiến thức từ các khái niệm chung đến các loại móng phức tạp như móng nông, móng cọc, và móng giếng chìm. Nội dung giáo trình không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn tích hợp kinh nghiệm thực tế, giúp người học nắm vững các nguyên tắc của địa kỹ thuật công trình và ứng dụng vào thực tiễn thiết kế, thi công. Đây là tài liệu nền móng công trình không thể thiếu cho sinh viên ngành xây dựng cầu đường.

1.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của giáo trình nền móng

Mục tiêu chính của giáo trình là cung cấp một hệ thống kiến thức toàn diện về nền và móng, từ lý thuyết cơ bản đến các phương pháp tính toán chuyên sâu. Đối tượng nghiên cứu của môn học tập trung vào hai thành phần chính: nền và móng. Nền là bộ phận đất ngay dưới đáy móng, tiếp nhận toàn bộ lực do móng truyền xuống, bao gồm nền thiên nhiên và nền nhân tạo. Móng là kết cấu trung gian truyền tải trọng. Giáo trình nhấn mạnh: “Môn nền và móng sử dụng các kiến thức của cơ học đất, cụ thể hoá ra cho thích hợp với điều kiện thực tế, đồng thời sử dụng các phương pháp của mình (môn học) để tính toán và thiết kế kết cấu móng khác nhau”. Ngoài ra, một phần không thể thiếu là vấn đề thi công, biến môn học thành một công cụ thực tiễn. Do đó, giáo trình này là tài liệu không chỉ dành cho sinh viên cao đẳng mà còn hữu ích cho các kỹ sư trẻ đang làm việc trong lĩnh vực địa kỹ thuật công trình.

1.2. Mối liên hệ với giáo trình cơ học đất và các môn học khác

Nền và Móng có mối quan hệ chặt chẽ với giáo trình cơ học đất. Cơ học đất cung cấp các nguyên lý về ứng xử của đất khi chịu lực, các chỉ tiêu cơ lý như sức chịu tải, độ lún, tính thấm. Giáo trình nền móng kế thừa và ứng dụng các kiến thức này để giải quyết các bài toán thực tế trong thiết kế. Ví dụ, việc xác định sức chịu tải của đất trong cơ học đất là tiền đề để tính toán kích thước đáy móng. Tương tự, các lý thuyết về áp lực đất được dùng để thiết kế tường chắn và kiểm tra ổn định mố cầu. Ngoài ra, môn học còn liên kết với Sức bền vật liệu để tính toán nội lực trong kết cấu móng, và môn Trắc địa để định vị công trình. Sự kết hợp này tạo nên một chuỗi kiến thức logic, giúp người học có cái nhìn tổng thể từ khảo sát đến thiết kế và thi công hoàn thiện.

1.3. Cấu trúc nội dung chính trong tài liệu nền móng công trình

Giáo trình được biên soạn với cấu trúc rõ ràng, đi từ tổng quan đến chi tiết, bao gồm 5 chương chính. Chương 1 giới thiệu các khái niệm chung về nền và móng. Chương 2 tập trung vào Móng nông, loại móng phổ biến cho các công trình có tải trọng vừa phải. Chương 3 và Chương 4 đi sâu vào Móng cọc và Móng cọc đường kính lớn, giải pháp cho các công trình lớn trên nền đất yếu. Cuối cùng, Chương 5 trình bày về Móng giếng chìm. Mỗi chương đều bao gồm phần lý thuyết tính toán, cấu tạo chi tiết và các hướng dẫn về thi công. Cách bố trí này giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách hệ thống, từ việc lựa chọn loại móng phù hợp với điều kiện địa chất đến việc kiểm toán an toàn theo các tiêu chuẩn thiết kế nền móng hiện hành. Đây là một cấu trúc hợp lý, phục vụ hiệu quả cho việc giảng dạy và tự học.

II. Top thách thức trong thiết kế nền móng và giải pháp CĐ

Thiết kế nền móng trong xây dựng cầu đường đối mặt với nhiều thách thức phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về địa chất và cơ học đất. Một trong những khó khăn lớn nhất là sự đa dạng và không đồng nhất của nền đất. Các công trình cầu đường thường trải dài qua nhiều vùng địa chất khác nhau, từ đất sét yếu, cát chảy đến nền đá phong hóa. Việc xử lý nền đất yếu luôn là bài toán nan giải, nếu không được giải quyết triệt để có thể gây lún, nứt, thậm chí phá hoại toàn bộ công trình. Thêm vào đó, việc thiếu các tài liệu nền móng công trình được chuẩn hóa và cập nhật cũng là một rào cản. Giáo trình này ra đời nhằm giải quyết những vấn đề đó, cung cấp một hệ thống phương pháp luận bài bản. Nó không chỉ đưa ra các công thức tính toán mà còn hướng dẫn quy trình từ khảo sát địa chất công trình đến lựa chọn giải pháp móng tối ưu, đảm bảo công trình an toàn, bền vững và kinh tế. Các giải pháp được trình bày trong giáo trình, từ móng nông đến cọc khoan nhồi, đều dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế nền móng uy tín.

2.1. Yêu cầu bắt buộc về khảo sát địa chất công trình

Công tác khảo sát địa chất công trình là bước đầu tiên và quan trọng nhất, quyết định sự thành công của toàn bộ dự án. Mọi sai sót trong giai đoạn này đều có thể dẫn đến những quyết định thiết kế sai lầm, gây tốn kém chi phí và tiềm ẩn rủi ro. Mục đích của khảo sát là xác định cấu trúc các lớp đất, chiều dày, thế nằm và đặc trưng cơ lý của chúng. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thu thập số liệu chính xác về sức chịu tải của đất, mực nước ngầm, và các hiện tượng địa chất bất lợi. Dựa trên kết quả khảo sát, kỹ sư sẽ lựa chọn được loại móng phù hợp (móng nông hay móng sâu), xác định được chiều sâu chôn móng an toàn và dự báo được độ lún của công trình. Việc bỏ qua hoặc thực hiện sơ sài công tác này là nguyên nhân chính dẫn đến các sự cố nền móng.

2.2. Phương pháp xử lý nền đất yếu trong xây dựng cầu đường

Nền đất yếu là một trong những thách thức lớn nhất trong ngành xây dựng cầu đường tại Việt Nam. Các loại đất như sét pha, bùn, than bùn có sức chịu tải kém và độ lún lớn. Giáo trình cung cấp các phương pháp xử lý nền đất yếu từ cơ bản đến nâng cao. Các giải pháp có thể bao gồm thay thế lớp đất yếu bằng vật liệu tốt hơn (đệm cát, đệm đá), gia cố nền bằng cọc cát, cọc xi măng đất, hoặc sử dụng các giải pháp móng sâu như móng cọc để truyền tải trọng xuống tầng đất cứng bên dưới. Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đặc điểm của đất yếu, quy mô và tải trọng công trình, và điều kiện kinh tế. Ví dụ, với các trụ cầu lớn, giải pháp thi công móng cọc, đặc biệt là cọc khoan nhồi, thường được ưu tiên để đảm bảo an toàn tuyệt đối.

2.3. Tầm quan trọng của việc tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế nền móng

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế nền móng là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo an toàn và chất lượng công trình. Các tiêu chuẩn, ví dụ như TCVN, cung cấp các quy định cụ thể về hệ số an toàn, phương pháp tính toán tải trọng, và các yêu cầu kỹ thuật cho từng loại móng. Giáo trình giới thiệu và hướng dẫn áp dụng các công thức tính toán theo trạng thái giới hạn, một phương pháp hiện đại được quy định trong nhiều tiêu chuẩn. Cụ thể, giáo trình nêu rõ công thức cơ bản: “Ntt ≤ mk Rtc.E”, trong đó Ntt là nội lực tính toán, còn mk.Rtc là cường độ tính toán của vật liệu. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn giúp chuẩn hóa quá trình thiết kế, hạn chế các giả định chủ quan và đảm bảo mọi bộ phận của kết cấu móng cầu đều được kiểm toán một cách nghiêm ngặt, từ khả năng chịu lực đến biến dạng cho phép.

III. Hướng dẫn tính toán móng nông theo giáo trình xây dựng CĐ

Móng nông là loại móng được đặt ở độ sâu không lớn (thường dưới 5-6m), trực tiếp truyền tải trọng lên lớp đất bề mặt. Đây là giải pháp kinh tế và phổ biến cho các công trình cầu cống nhỏ, nhà dân dụng, hoặc khi lớp đất tốt nằm ngay trên mặt. Giáo trình nền và móng nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng dành riêng Chương 2 để trình bày chi tiết về loại móng này. Nội dung chương bao gồm cấu tạo, vật liệu, và đặc biệt là phương pháp tính toán móng nông một cách bài bản. Quá trình thiết kế bắt đầu bằng việc giả định kích thước móng dựa trên điều kiện địa chất và tải trọng. Sau đó, bước quan trọng nhất là kiểm toán móng theo hai trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn thứ nhất đảm bảo cường độ và ổn định (không lật, không trượt), trong khi trạng thái giới hạn thứ hai khống chế biến dạng (độ lún). Giáo trình cung cấp đầy đủ các công thức và bảng tra cần thiết để xác định sức chịu tải của đất và kiểm tra các điều kiện an toàn, đảm bảo thiết kế móng nông vừa an toàn vừa tối ưu về chi phí.

3.1. Phương pháp tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn

Giáo trình hướng dẫn chi tiết phương pháp tính toán móng nông theo trạng thái giới hạn, một cách tiếp cận hiện đại và an toàn. Trạng thái giới hạn thứ nhất liên quan đến cường độ và ổn định. Kỹ sư phải kiểm toán áp suất đáy móng, đảm bảo áp suất lớn nhất không vượt quá cường độ tính toán của nền đất. Giáo trình cung cấp công thức xác định cường độ tính toán của đất (R) như sau: “R = 1/2 [R’ + K1(b-2)γ + K2γ(h-3)]”. Ngoài ra, phải kiểm tra ổn định chống lật và chống trượt, đặc biệt quan trọng đối với các mố cầu chịu áp lực đất và tải trọng ngang lớn. Trạng thái giới hạn thứ hai tập trung vào biến dạng, chủ yếu là kiểm soát độ lún của nền. Độ lún và độ lún lệch phải nằm trong giới hạn cho phép để không ảnh hưởng đến kết cấu phần trên.

3.2. Cấu tạo và vật liệu cho móng băng bê tông cốt thép

Vật liệu làm móng nông rất đa dạng, từ gỗ (cho công trình tạm), gạch, đá hộc đến bê tông và bê tông cốt thép. Đối với công trình cầu đường, móng băng bê tông cốt thép và móng xây đá hộc là phổ biến nhất. Móng đá hộc tận dụng vật liệu địa phương, tốn ít xi măng nhưng thi công thủ công. Ngược lại, móng băng bê tông cốt thép có ưu điểm vượt trội về khả năng chịu uốn, cho phép chế tạo móng có kích thước nhỏ gọn hơn, và có thể cơ giới hóa thi công. Giáo trình quy định rõ yêu cầu về vật liệu: bê tông thường dùng mác ≥200, cốt thép có đường kính từ 10-22mm. Cấu tạo móng phải đảm bảo độ sâu chôn móng đủ để tránh xói lở và các gờ móng được thiết kế để dự phòng sai lệch thi công. Cốt thép trong móng có tác dụng chính là chịu ứng suất kéo do phản lực đất nền gây ra.

3.3. Kiểm toán ổn định mái dốc và ổn định tổng thể công trình

Đối với các công trình như mố cầu cao hoặc tường chắn đất, ngoài việc kiểm tra ổn định cục bộ của móng (lật, trượt), việc kiểm toán ổn định mái dốc và ổn định trượt sâu là cực kỳ quan trọng. Hiện tượng trượt sâu xảy ra khi toàn bộ khối đất sau lưng mố và nền đất bên dưới bị trượt theo một mặt trượt cong (thường giả định là mặt trụ tròn). Giáo trình giới thiệu phương pháp phân mảnh để kiểm toán. Khối trượt được chia thành các phân tố thẳng đứng, sau đó tính toán mô men gây trượt (do trọng lượng đất và ngoại lực) và mô men chống trượt (do lực dính và ma sát trong của đất dọc theo mặt trượt). Điều kiện ổn định là mô men chống trượt phải lớn hơn mô men gây trượt một hệ số an toàn nhất định. Đây là một bài toán phức tạp đòi hỏi phải thử nhiều tâm trượt khác nhau để tìm ra trường hợp nguy hiểm nhất.

IV. Bí quyết thi công móng cọc hiệu quả từ giáo trình cầu đường

Khi gặp điều kiện địa chất phức tạp với các lớp đất yếu trên bề mặt, móng cọc là giải pháp tối ưu để xây dựng các công trình cầu đường quy mô lớn. Giáo trình cung cấp một cái nhìn toàn diện về thi công móng cọc, từ phân loại, cấu tạo đến các phương pháp tính toán và kỹ thuật thi công tiên tiến. Móng cọc gồm hai bộ phận chính: cọc và bệ cọc. Cọc có nhiệm vụ truyền tải trọng xuyên qua các lớp đất yếu xuống tầng đất chịu lực tốt hơn bên dưới. Giáo trình phân loại cọc theo vật liệu (cọc gỗ, thép, bê tông cốt thép) và theo phương pháp thi công, trong đó nổi bật là cọc khoan nhồi. Việc tính toán sức chịu tải của cọc là khâu then chốt, có thể thực hiện bằng công thức kinh nghiệm, thí nghiệm tĩnh hoặc thí nghiệm động. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng và được giáo trình phân tích kỹ lưỡng. Nắm vững các bí quyết trong tài liệu này giúp đảm bảo kết cấu móng cầu vững chắc và an toàn lâu dài.

4.1. Quy trình và thiết bị thi công móng cọc phổ biến hiện nay

Quy trình thi công móng cọc đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng và thiết bị chuyên dụng. Giáo trình mô tả các loại thiết bị đóng cọc phổ biến như búa rơi, búa hơi đơn động, song động và đặc biệt là búa diesel, loại búa vừa tạo lực vừa tự phát sinh động năng. Việc lựa chọn búa phải phù hợp với loại cọc và điều kiện địa chất để đạt hiệu quả cao nhất và tránh làm hỏng cọc. Công thức của Gersiêvanov, “R = nF / (e + k/2 * sqrt(2e/nF))”, được giới thiệu để ước tính sức chịu tải giới hạn của cọc dựa trên độ lún (e) sau một nhát búa, giúp kiểm soát chất lượng ngay tại hiện trường. Trình tự đóng cọc cũng rất quan trọng; thường đóng từ trong ra ngoài để tránh làm đất bị nén chặt, gây khó khăn cho các cọc sau.

4.2. Đặc điểm và ứng dụng của cọc khoan nhồi trong cầu lớn

Trong các dự án cầu lớn hoặc các công trình trong đô thị, cọc khoan nhồi (cọc bê tông đổ tại chỗ) là giải pháp được ưa chuộng. Ưu điểm của loại cọc này là có thể thi công với đường kính và chiều sâu lớn, đạt sức chịu tải rất cao, đồng thời ít gây chấn động đến các công trình lân cận so với cọc đóng. Quy trình thi công bao gồm các bước chính: khoan tạo lỗ (có thể dùng dung dịch bentonite để giữ thành vách), hạ lồng thép, thổi rửa đáy lỗ và đổ bê tông bằng phương pháp ống tremie. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng dung dịch khoan và xử lý cặn lắng đáy lỗ, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông và khả năng làm việc của cọc. Sai số cho phép về vị trí và độ thẳng đứng của cọc cũng được quy định rất nghiêm ngặt.

4.3. Thiết kế và cấu tạo kết cấu móng cầu sử dụng cọc

Một kết cấu móng cầu sử dụng cọc hoàn chỉnh bao gồm các cọc và bệ cọc (đài cọc). Bệ cọc có tác dụng liên kết các đầu cọc thành một khối thống nhất để cùng chịu tải trọng từ trụ hoặc mố cầu. Giáo trình phân biệt rõ hai loại: móng cọc bệ thấp (bệ được chôn trong đất) và móng cọc bệ cao (bệ nằm cao hơn mặt đất, thường dùng ở khu vực nước sâu). Đầu cọc phải được ngàm chắc chắn vào bệ, với chiều dài ngàm tối thiểu bằng 2 lần đường kính cọc. Cốt thép chủ của cọc cũng thường được để chờ và neo vào trong bệ để tăng cường liên kết. Việc bố trí cọc trong đài (thẳng hàng, hoa mai) và khoảng cách giữa các cọc (thường ≥ 3d) phải được tính toán cẩn thận để đảm bảo các cọc làm việc hiệu quả và tránh hiệu ứng nhóm bất lợi.

V. Phương pháp thi công nền móng cầu đường trong thực tiễn

Từ lý thuyết đến thực tiễn thi công là một khoảng cách đòi hỏi kinh nghiệm và sự tuân thủ quy trình nghiêm ngặt. Giáo trình không chỉ cung cấp các công thức tính toán mà còn dành phần lớn nội dung để hướng dẫn các phương pháp thi công nền móng trong điều kiện thực tế, đặc biệt là các công tác tại hiện trường. Các vấn đề như định vị hố móng, đào đất, chống vách, và xử lý nước ngầm được mô tả chi tiết. Ví dụ, khi thi công ở nơi có nước mặt, việc sử dụng vòng vây ngăn nước (vòng vây đất, vòng vây cọc ván) là bắt buộc. Chất lượng của các công trình tạm này ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và tiến độ thi công móng. Hơn nữa, giáo trình cũng đề cập đến các kỹ thuật kiểm tra chất lượng trong suốt quá trình thi công. Việc kiểm tra và nghiệm thu các công đoạn, từ chất lượng dung dịch khoan cho cọc khoan nhồi đến độ lún thực tế của cọc khi đóng, là yếu tố quyết định để đảm bảo công trình đạt yêu cầu thiết kế và có tuổi thọ lâu dài.

5.1. Kỹ thuật chống vách và làm khô hố móng theo tài liệu

Khi đào hố móng sâu, đặc biệt trong khu vực đất yếu hoặc có nước ngầm, việc chống vách để giữ ổn định thành hố là tối quan trọng. Tài liệu nền móng công trình này giới thiệu nhiều biện pháp, từ đào mái dốc (với đất tốt), chống vách bằng ván lát (cho hố móng hẹp), đến sử dụng tường cọc ván (gỗ, thép) khi có nước ngầm. Tường cọc ván không chỉ giữ ổn định đất mà còn có tác dụng ngăn nước thấm vào hố móng. Sau khi thi công hệ thống chống đỡ, công tác làm khô hố móng được tiến hành bằng máy bơm. Giáo trình lưu ý rằng việc bơm hút nước phải được kiểm soát để tránh gây ra hiện tượng xói ngầm hoặc cát chảy ở đáy hố, có thể làm suy yếu nền đất. Với các trường hợp phức tạp, có thể phải áp dụng phương pháp đổ một lớp bê tông bịt đáy dưới nước trước khi hút cạn.

5.2. Kiểm tra chất lượng và nghiệm thu cọc khoan nhồi tại công trường

Chất lượng của cọc khoan nhồi phụ thuộc rất nhiều vào quá trình thi công. Do đó, công tác kiểm tra và nghiệm thu phải được thực hiện ở mọi công đoạn. Trước khi đổ bê tông, cần kiểm tra độ sâu và đường kính lỗ khoan, độ thẳng đứng, và đặc biệt là độ sạch của đáy lỗ (cặn lắng không quá 10 cm đối với cọc ma sát). Chất lượng bê tông được kiểm soát qua độ sụt và lấy mẫu thí nghiệm nén. Sau khi thi công, các phương pháp không phá hủy được sử dụng để đánh giá tính toàn khối của thân cọc. Giáo trình đề cập đến phương pháp siêu âm (yêu cầu đặt sẵn các ống siêu âm trong lồng thép) và phương pháp biến dạng nhỏ (PIT). Ngoài ra, đối với các công trình quan trọng, thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường là phương pháp đáng tin cậy nhất để xác định sức chịu tải của đất và cọc trong thực tế.

5.3. Các phương pháp đổ bê tông dưới nước và ứng dụng

Trong nhiều trường hợp thi công móng cầu, việc đổ bê tông dưới nước là không thể tránh khỏi, ví dụ như đổ lớp bê tông bịt đáy cho vòng vây hoặc đổ bê tông cọc khoan nhồi. Giáo trình giới thiệu các phương pháp phổ biến và hiệu quả. Phổ biến nhất là phương pháp ống dịch chuyển thẳng đứng (ống tremie). Bê tông được rót liên tục qua một phễu và ống dẫn xuống đáy hố. Điều kiện tiên quyết là đáy ống phải luôn ngập sâu trong lớp bê tông đã đổ (tối thiểu 0.8-1.0m) để tránh bê tông tiếp xúc trực tiếp với nước, gây rửa trôi xi măng và làm giảm chất lượng. Một phương pháp khác là dùng túi bao tải cho khối lượng nhỏ hoặc phương pháp vữa dâng (rót vữa xi măng vào khối đá hộc đã xếp sẵn). Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào quy mô, độ sâu nước và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

VI. Tương lai ngành nền móng và vai trò của giáo trình CĐ

Ngành xây dựng cầu đường đang phát triển không ngừng với các công trình ngày càng lớn và phức tạp hơn, đặt ra những yêu cầu ngày càng cao hơn cho công tác thiết kế và thi công nền móng. Các kỹ thuật mới, vật liệu mới và các phần mềm mô phỏng số đang dần được áp dụng, giúp tối ưu hóa các giải pháp nền móng. Trong bối cảnh đó, vai trò của một giáo trình nền tảng như giáo trình nền và móng nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng càng trở nên quan trọng. Nó không chỉ cung cấp kiến thức cơ bản mà còn tạo ra một tư duy hệ thống về địa kỹ thuật công trình. Việc nắm vững các nguyên lý về sức chịu tải của đất, các phương pháp tính toán kinh điển và quy trình thi công chuẩn mực là tiền đề để các kỹ sư tương lai có thể tiếp cận, học hỏi và áp dụng các công nghệ mới một cách hiệu quả. Giáo trình này chính là cầu nối giữa lý thuyết học đường và thực tiễn sản xuất, góp phần đào tạo nên một thế hệ kỹ thuật viên và kỹ sư chất lượng cao cho ngành giao thông vận tải.

6.1. Tổng kết kiến thức cốt lõi về địa kỹ thuật công trình

Giáo trình đã hệ thống hóa một khối lượng kiến thức khổng lồ, bao quát toàn bộ lĩnh vực nền móng trong xây dựng cầu đường. Các kiến thức cốt lõi bao gồm: (1) Nguyên tắc khảo sát địa chất công trình để hiểu rõ điều kiện nền. (2) Lý thuyết tính toán theo trạng thái giới hạn để đảm bảo an toàn. (3) Thiết kế và cấu tạo các loại móng phổ biến như móng nông, móng băng bê tông cốt thép, móng cọc. (4) Các phương pháp thi công thực tế tại hiện trường, đặc biệt là các kỹ thuật phức tạp như thi công móng cọc trong điều kiện khó khăn. Việc nắm vững những kiến thức này giúp người học không chỉ giải quyết được các bài toán thiết kế cụ thể mà còn hình thành được khả năng phân tích, so sánh và lựa chọn phương án móng tối ưu nhất cho mỗi công trình.

6.2. Xu hướng phát triển và cập nhật tiêu chuẩn thiết kế nền móng

Ngành địa kỹ thuật công trình đang chứng kiến nhiều xu hướng phát triển mới. Các phương pháp gia cố nền đất hiện đại như phụt vữa áp lực cao (jet grouting), cọc đất gia cố xi măng, và sử dụng vải địa kỹ thuật ngày càng phổ biến. Đồng thời, các tiêu chuẩn thiết kế nền móng cũng liên tục được cập nhật để phù hợp với sự phát triển của khoa học công nghệ và các yêu cầu cao hơn về an toàn, đặc biệt là an toàn kháng chấn. Do đó, sinh viên và kỹ sư cần liên tục cập nhật kiến thức. Mặc dù giáo trình cung cấp một nền tảng vững chắc, nó cũng là điểm khởi đầu để người học tiếp tục tìm hiểu sâu hơn về các tiêu chuẩn mới, các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn (như Plaxis, Geo5) và các công nghệ thi công tiên tiến, nhằm đáp ứng yêu cầu của ngành trong tương lai.

16/07/2025
Giáo trình nền và móng nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Khái niệm chung, 1.GIỚI THIÊU MÔN HỌC “rong công trình xây dựng, móng là bộ phận có tác dụng truyền tải trọng bên trên xuống cho nên đất chịu. Khi chịu lực, đất có thể xảy ra các hiện t-ơng ảnh h- ởng đến kết cấu ở bên trên (đã nêu ở cơ học đất). Môn nên và móng sử dụng các kiến thức của cơ học đất, cụ thể hoá ra cho thích hợp. với điều kiện thực tế, đồng thời sử dụng các ph- ơng pháp của mình (môn học) để tính toán và thiết kế kết cấu móng khác nhau.

Ngoài ra đây là môn học chuyên môn thực dụng cho nên sẽ có một phần không thể thiếu đ- ợc đó là vấn để thi công nên móng. Nội dung trên chính là mục đích và đối t- ng nghiên cứu của môn học này. Ng-ời ta th-dng chia cong trình xây dựng ra hai phần lớn: Kết cấu phần trên và kết cấu phần d-ới. Từ mặt móng trở lên là kết cấu phần trên, từ mặt móng trở xuống.

trở xuống là kết cấu phần d-ới. Kết cấu phần d-ới gồm 2 bộ phận là nền và móng: Nên là bộ phận ngay d-ới đáy móng tiếp thu tất cả 1 các lực do móng truyền xuống. Nên th-ờng đ-ợc phân biệt ra nền thiên nhiên và nền nhân t Móng là một bộ phận của công trình có tác dụng truyền mọi tải trọng bên trên xuống cho đất chịu.Kết cấu phần trên; 2.Mặt trên móng 3. Nền Các loại móng trong ngành xây dựng cầu, cống đ- ge 5 chia làm 2 loại là móng nông và mồng sâu: Hìnhl] 4 Móng nông là loại móng có độ chôn sâu kể từ mặt đất đến đáy móng < 5+6m Móng sâu là móng đ-gc đặt xuống các tầng đất sâu(tầng mặt chịu lực nhỏ hoặc thế nằm không ổn định).

Móng sâu có các loại: Móồng giếng chìm: cấu tạo nh- một giếng đúc sẵn trên mặt đất sau đó đào đánh tụt dần xuống đất sau. Móng giếng chìm hơi ép: Cơ bản giống móng giếng chìm nh- ng hàn kín mật trên giếng thành buồng kín, dùng hơi ép bơm đầy n- óc ra và tiến hành đào đất hạ nó xuống Mồng cọc (có thể coi là móng sâu): Móng cọc nhỏ và móng cọc lớn.LICH SUPHAT TRIEN NÊN & MÓNG Sự phát triển của ngành xây dựng phụ thuộc một phần không nhỏ vào các tiến bộ kỹ thuat trong thi công và thiết kế mồng. 'Thời th- ng cổ, kinh nghiệm và nhận thức của con ng-ời về xây dựng rất ít ỏi và thô sơ. Các công trình xây dựng làm ngay trên mặt đất.

Lâu dẫn ng-ờï ta thấy rằng muốn cho công trình ổn định và bền lâu cần phải đặt móng xuống sâu hơn. Ban đầu ng-ời ta chỉ xây dựng công trình nhỏ trên móng nông. Sau đó yêu cầu xây dựng những công trình lớn hơn ng-ời ta biết xây dựng móng giếng chìm, tiến đến ding ph- ong pháp móng giếng chìm hơi ép vào năm 1841, ph- ơng pháp này tuy tự động hoá đ- ợc trong thi công nh- ng phức tạp, cổng kênh khó đảm bảo an toàn trong lao động (nay ít dùng). Móng cọc đ-c sử dụng trong xây dựng cầu từ thế kỷ 7 tr-óc công nguyên.

Sự phát triển của móng cọc tuỳ thuộc vào ph-ơng tiện thi công (búa máy và vật liệu làm. cọc là bê tông cốt thép và cọc ống thép ruột bê tông). Móng cọc là loại móng có nhiều -u điểm thích hợp với ngành xây dựng cầu vì phần lớn công tác thi công ở trên khô và có khả năng chịu tải lớn(các cọc đóng đ-ợc xuống rất sâu) 'Hiện nay có trên 120 loại hình cọc thì loại cọc xoắn là có cấu tạo đặc biệt đ- ge sit dụng nhiều ở Anh, Pháp, Trung quốc, Ấn độ, Nga. Ở Việt nam các công trình do Pháp xây dựng còn lại đến nay th-ờng thấy là: Móng nông, móng cọc và móng giếng chìm; móng giếng chìm hơi ép ở cầu Hàm rồng và Long biên.

Từ hoà bình đến nay công tác thiết kế và thỉ công móng nói chung. đã có rất nhiều tiến bộ đã thi công cầu Đa phúc, Thăng long có móng giếng chìm, cầu. Làng Gìang có mồng giếng chìm hơi ép. 'Về móng cọc, chúng ta đã sử dụng nhiều loại móng, từ bệ thấp đến bệ cao nh- cầu Ba thá, cầu Ch-ơng d-ơng, cầu Sông Gianh, cầu Bến thuỷ với móng cọc thép bê tông.

Chuong 2: Múng nụng 1.Cấu tạo móng nông.Vật liệu làm móng nông. 'Tuỳ thuộc vào tính chất chịu lực và thời gian sử dụng của công trình mà móng làm bằng các vậtliệu khác nhau. Móng gỗ: dùng cho các công trình chịu tải trọng nhỏ và tạm thời vì gỗ dễ bị mục do ẩm ướt và côn trùng phá hoại. Móng gạch: thường dùng cho xây dựng nhà cửa, nhược điểm là dé bị mủn rã trong nước.

Trong xây dựng cầu đường để làm móng trụ, mố cầu cống thường dùng. móng xây đá hộc, móng bê tông và móng bê tông cốt thép. Với cầu nhỏ và nằm ở vùng có nhiều đá thì có thể xây móng bằng đá hộc, có ưu điểm là tốn ít xi măng, nhược là làm thủ công, chậm. Yêu cầu đá chất lượng tốt không có vết nứt và cường độ ?400 KG/em2.

Móng cầu cống thường làm bằng bê tông, xi măng pudơlan có tính ôn định chống ăn mòn ở nước. Hàm lượng xỉ măng ở trong bê tông móng ở trong khoảng. 200 ? 300 kg/m3, độ sụt của hình côn thí nghiệm độ nhão cũa bê tông ? 4em. Đối với móng có khối lượng lớn người ta cho phép trộn thêm đá hộc trong bê tông ? 20 thể tích móng.

Đối với móng chịu mô men uốn thì móng thường làm bằng bê tông cốt thép, cốt thép thường có đường kính ? = 1023mm và bê tông phải có số liệu ?200. Móng bê tông cốt thép có ưu điểm nhỏ và có thể lắp ghép bằng bê tông cốt thép đưa đến khả năng cơ. giới hoá toàn bộ công trình thỉ công.Cầu tạo móng nôn; Khi thiết kế móng nông trước tiên phải giả định kích thước của móng. Hình dạng của móng tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, tải trọng và cấu tạo công trình bên trên.

Độ sâu đặt móng căn cứ vào mặt cắt đề chọn, phải đặt móng lên tằng đất có cấu tạo Õn định và cường độ tính toán phù hợp, ngoài ra còn phải đảm bảo. không lật đỗ do xói mòn trong mùa lũ lụt. Đối với trụ, mồ cầu đáy móng phải chôn sâu dưới mặt đắt khi xói lở lớn nhất, tối thiểu là: h= ?h? ?k Trong đó: _ h: là độ sâu chôn món; ?h: là độ sâu đặt móng trong đất để đảm bão sựấn định của trụ. ?k: Sai số có thể xảy ra trong khi tính toán độ sâu xói lở ở cạnh trụ, giá trị của ?k có thể lấy 10220? độ sâu xói lớ tính toán ở cạnh trụ, do tính toán thuỷ văn trong quá trình xác định khẩu độ cầu mà có.

?h là độ sâu đảm bạo 6n định, thường tuỳ thuộc vào điều kiện cường độ và n định của đất nền, nói chung ?h ? 2,5m. Mặt trên cũa móng nông thường đặt ngang mặt đất đối với chỗ không có. nước mặt và đặt ? 0,5m so với mặt nước thấp nhất đối với nơi có nước mat. Kích thước bình diện mặt trên móng thường lớn hơn kích thước mặt công, trình, thể hiện bằng ghờ móng ? mục đích làm ghờ móng để đề phòng sai lệch vị trí khi thi công móng, thường ? = 0,120,5m đối với nhà cửa dân dụng và ? = 0,271,0m déi véi try mồ cầu.

Kích thước đáy móng xác định tuỳ thuộc vào cường độ tính toán của đất nền 'R. Vì vật liệu xây móng có cường độ lớn hơn nhiều cường độ tính toán của đắt, do đó để đảm bảo cho nền đất chịu được tải trọng bên trên móng phải làm mở. rộng ra theo độ sâu (làm bậc). Để các bậc không bị gẫy theo qui định góc ? trong giới hạn cho phép.

Nếu làm móng bằng bê tông cốt thép sẽ tránh được gẫy móng, móng bê tông cốt thép gọi là móng mềm, loại này mỡ rộng được đáy móng lớn hơn góc ? cho phép Hình 2-1. Nếu tải trọng tác dụng đúng tâm, đáy móng thường làm đối xứng, nếu tải trọng có cả các lực ngang và mô men lớn thì đáy móng có cấu tạo không đối xứng để cho áp suất đáy móng phân bố được đều hơn tức là làm cho hợp lực gần trọng tâm hơn và không vượt ra ngo: lóng 'Với công trình chịu lực ngang lớn có thể xảy ra hiện tượng công trình bị trượt ở đầy móng và bị phá hoại; khi xác định hình dang néu thấy tg? ? hệ số ma sát ? giữa móng và đất thì đáy móng có thế nằm ngang. Nếu góc ? quá lớn (mố cầu vòm) người ta có thể làm móng nghiêng đi một góc ? nào đó như hình 2-2 dưới đây: Hình 2-2 Móng trụ cầu đặt trên nền đá, phải phá hết lớp đá phong hoá và đặt móng vào. lớp cứng sâu hơn 25cm.

Cốt thép trong móng có tác dụng làm cho các bậc móng chịu được ứng suất kéo do các mô men từ phản lực dưới đáy móng sinh ra. Móng bê tông cốt thép có. thể được chế tạo theo các loại sau: móng khối lắp ghép và móng mềm BTCT lắp. ghép: Móng khối lắp ghép dùng trong các công trình chịu tải trọng lớn như móng trụ, mố cầu các khối có kích thước 280?150232em và loại 280?170232cm.

Khi xây không trùng mạch theo phương thắng đứng, mạch rong lcm. Móng bê tông lắp ghép thường được chế tạo thành khối, để đơn giản trong. lắp ghép mỗi bản có kích thước 250? 250? 40cm, cốt thép chịu lực là một lưới hàn gồm các ?26, cốt thép mặt trên là lưới hàn ?12,để nối cột với bản móng người ta dùng 16 cốt thép ?28 thò từ bản bê tông lên với 1 vành thép bố trí sẵn ở chân cột, bao quanh chân cột là 1 hộp thép. Tính toán móng nông.

Đặt vấn đ Thiết kế móng nong trước tiên căn cứ vào kết cấu của công trình bên trên, phụ thuộc vào địa chất, địa chất thuỷ văn để sơ bộ xác định các kích thước của móng(độ sâu đặt móng, kích thước đáy móng). Trong bước này trường giả định một số phương án để so sánh và lựa chọn lấy một kết cấu móng hị nhất. “Trên cơ sở đó với công trình quan trọng phải lập luận chứng kinh tế xây dựng, bước 2 là kiểm toán tỷ mỷ các yêu cầu chịu lực của móng trong điều kiện tải trong bat lợi nhất móng an toàn, bước 3 là thiết kế thi công. Để thiết kế móng đầu tiên là xác định tải trọng tác dụng bên trên.

trụ, mố cầu có nhiều loại lực tác đi ừa lớn, phức tạp, tác dung không đồng. thời lên móng.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ