CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CỌC ỐNG THÉP HIỆN NAY 1. Tổng quan về địa chất ở khu vực thành phố Cần Thơ Khu vực thành phố Cần Thơ được phủ bởi trầm tích Đệ Tứ, bên dưới là các thành tạo Neogen không phân chia. Qua khảo sát các lỗ khoan 30-50m cho thấy tầng đất thường có 2 nhịp: - Nhịp dưới gồm cát thô và trung lẫn sạn chuyển dần lên trên là cát mịn, dày 20m đến 30m, trên cùng là lớp sét pha hay sét nâu sậm do lẫn ôxit sắt xen kẹp các lớp cát mịn mỏng. - Nhịp trên cũng bắt đầu từ các lớp cát thạch anh xám lẫn mica, trung đến thô, lẫn sạn, dày 25m đến 35m, chuyển dần lên trên là lớp cát pha, sét pha xám trắng bị phong hóa, nhiều rỉ sắt tạo thành những đốm đỏ hoặc tím vàng loang lỗ, dày 10m đến 20m khá ổn định.
Trong các lớp cát có nhiều di tích thực vật bị phân hủy, chiều dày tăng dần theo Nam Bắc. - Theo tài liệu của E. Kind và Hồ Mạnh Trung (1971) và Trần Nho Lân (1977) thì ĐBSCL có cấu trúc bồn trũng phương Đông Bắc - Tây Nam, phần trũng kéo dài từ Cần Thơ đến Cà Mau, vây quanh là các khối nâng phía vịnh Kiên Giang, Long Xuyên, Châu Đốc, thành phố Hồ Chí Minh và Mỹ Tho. - Thành phố Cần Thơ nằm trong vùng cấu trúc nâng tương đối bậc I từ hữu ngạn sông Hậu đến vịnh Kiên Giang, bề mặt mỏng hơi dốc về phía biển Đông và đã được kiểm chứng bằng 5 lỗ khoan sâu đến nền đá là Cả Cối (Trà Vinh), Phụng Hiệp (Hậu Giang), Long Xuyên, thị xã Gò Công, Vàm Láng (ven biển Gò Công).
- Chấm dứt thời kỳ biển thoái vào cuối Pleistocen muộn, thì vào đầu Holocen biển lại tiến chậm vào đồng bằng Tây Nam Bộ, tạo nên biển nông kéo dài đến Holocen giữa rồi biển tiến cực đại khắp bán đảo Đông Dương, biến 6 ĐBSCL thành đáy biển nông. Dấu tích của thời kỳ biển tiến này là các nguồn nước trên các đồi đá vôi Kiên Giang và các vùng sét co trương montmorillonit nhiều của đất phèn dày 6m đến 10m rải rác ở ĐBSCL. - Phía Tây Nam sông Hậu, biển tiến này làm cho vùng Bảy Núi thành các hải đảo, bùn đóng thành lớp dày với tuổi định bằng phóng xạ là 5. - Trong Holocen giữa, biển rút ra từ từ, hình thành các đầm lầy đặc trưng ĐBSCL.
- Trong Holocen muộn, đại bộ phận ĐBSCL đã thoát ra khỏi biển ngập tràn, với bề mặt chung hiện nay có tuổi 2.000 năm kèm theo là các giồng cát ven biển hình thành. - Tính đến độ sâu 70m Cần Thơ có 2 loạt trầm tích, loạt Holocen phủ toàn bộ bề mặt và bên dưới là Pleistocen. Hai loạt này có ranh giới địa chất rõ rệt, tính chất cơ lý của 2 loạt đất này hoàn toàn khác nhau. Qua khảo sát địa chất ở các quận, huyện ở thành phố Cần Thơ và khu vực lân cận cho các kết quả như sau: - Tầng trầm tích đầm lầy cục bộ gồm bùn sét hữu cơ, có nơi là than bùn phân bố ở vùng trũng ngập nước nhiều nhất tại Phụng Hiệp, Ô Môn, Thốt Nốt.
- Tầng trầm tích sông là các lớp bồi tích gồm sét, cát pha sét, bùn sét, bùn cát, phân bố dọc theo sông Hậu tạo thành các bãi bồi, cồn, dãy đất ven bờ. - Tầng trầm tích nhân sinh gồm sét, sét pha cát, tạo nên các địa hình nhân sinh, phân bố ở những vùng tụ điểm dân cư, dọc các kênh và trục lộ giao thông. - Khoáng vật chủ yếu là kaolinit và hydromica, tuy nhiên ở độ sâu 2m đến 8m, montmorillonit chiếm ưu thế. Đặc biệt lớp bùn sét ở Tây Nam sông Hậu chứa nhiều montmorillonit với cấu trúc hỗn hợp hydromica - montmorillonit.
Do đó đất này có chỉ số hoạt tính keo tương đối cao như ở Cần Thơ A=0,76, ở Phụng Hiệp A=0,97. 7 - Hầu hết đất đều mềm yếu. Đến độ sâu từ 20m đến 30m, gần như chỉ gặp sét hay sét hữu cơ hoặc sét dẻo mềm, xốp và rất xốp chưa được nén chặt, hệ số K trung bình từ 0,2 đến 0,5. Độ ẩm tự nhiên cao hơn giới hạn chảy.
Hệ số rỗng, độ bão hòa, độ sệt, hệ số nén lún đều rất cao. Trong khi đó khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khô (dung trọng thiên nhiên và dung trọng khô), cường độ kháng cắt, cường độ kháng nén đơn trục kể cả sức kháng vì xuyên và chỉ số vồ nện có giá trị tuyệt đối thấp. - Tính chất cơ lý của loạt đất Pleistocen: các lỗ khoan đều cho thấy loạt đất Pleistocen ở độ sâu trung bình từ 20m đến 30m. Loạt đất này đã trải qua quá trình nén chặt tự nhiên và qua quá trình laterit hóa nên thường có màu sắc loang lỗ hay vàng nâu.
- Có 3 tập hạt mịn xen kẽ với 3 tập thô, tạo thành 3 nhịp trầm tích. Mỗi nhịp gồm 1 tập mịn bên trên và tập thô bên dưới. Bề dày tập mịn thay đổi tùy nơi, trung bình từ 40m đến 45m, tập thô thay đổi từ 4m đến 80m. Tập mịn gồm đất sét pha, sét ở trên và sét pha, cát pha bên dưới, có nơi còn gặp bùn sét, bùn sét pha.
Bề mặt tập mịn thường bị laterit hóa và bào mòn. - Tính chất cơ lý đất đều đồng nhất. Hydromica kaolinit chủ yếu, một số nơi có montmorillonit hay hỗn hợp Hydromica montmorillonit. - Độ ẩm tự nhiên, hệ số rỗng, độ sệt, hệ số nén lún và hệ số thấm tương đối thấp.
Ngược lại, khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khô, góc ma sát trong, lực dính, môdun tổng biến dạng, sức chịu tải đều có giá trị tương đối cao. Sức chịu tải thường là từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2, có nơi từ 60 N/cm2 đến 70 N/cm2. - Cần chú ý là trong Pleistocen gồm bùn sét, bùn sét pha và bùn cát pha thì tính chất cơ lý đất gần giống như Holocen. - Có thể thấy thành phố Cần Thơ gồm 3 vùng địa chất công trình: + Vùng A là đồng bằng tích tụ điển hình.
+ Vùng B là đầm lầy. 8 + Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ. - Vùng A là vùng có cảnh quan địa mạo của đồng bằng tích tụ châu thổ điển hình, tầng đất sét mềm yếu dày khoảng 20m, sức chịu tải dưới 5 N/cm2 phủ lên tầng Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức chịu tải từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2. Địa mạo đồng bằng thấp, địa hình bằng phẳng và liên tục, độ dốc thấp, kênh rạch chằng chịt.
+ Mực nước ngầm sâu khoảng từ 0,5m đến 2m, dao động theo mùa. + Đánh giá là điều kiện địa chất công trình ít thuận lợi. - Vùng B là đầm lầy với bùn sét hữu cơ hay than bùn dày từ 20m đến 30m, sức chịu tải rất thấp dưới 5 N/cm2 phủ lên Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức chịu tải từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2. + Thường xuyên ngập úng, nước phèn ăn mòn vật liệu xây dựng, nhiều cây cỏ ưa nước.
Việc tạo mặt bằng xây dựng, thi công phức tạp và tốn kém, điều kiện ổn định công trình rất kém. + Đánh giá là điều kiện địa chất công trình không thuận lợi. - Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ, chia thành 2 tiểu vùng : + Tiểu vùng C1 là đồng bằng tích tụ thấp, tầng đất sét mềm yếu chịu tải dưới 5 N/cm2 dày từ 20m đến 30m phủ lên Pleistocen chịu tải từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2. So với vùng A thì C1 có mực nước ngầm sát mặt đất, nhiều nơi bị ngập úng theo mùa, kênh rạch chằng chịt, bị ảnh hưởng thủy triều mạnh.
Điều kiện ổn định công trình kém, sử dụng móng cọc khó khăn hơn vùng A. Đánh giá là điều kiện địa chất công trình kém thuận lợi. + Tiểu vùng C2 là địa hình tích tụ sông, chịu ảnh hưởng trực tiếp sông Hậu, tầng sét mềm yếu thay đổi tùy nơi từ 10m đến 30m, địa hình không liên tục, bị chia cắt cách biệt, mạng lưới thủy văn khá dày, nước ngầm sát mặt đất. Điều kiện ổn định công trình kém, việc tạo mặt bằng xây dựng khó khăn.
Đặc điểm địa chất công trình ít đồng nhất. Đánh giá là điều kiện địa chất công trình kém thuận lợi. 9 - Mặt cắt hố khoan địa chất điển hình ở khu vực thành phố Cần Thơ: Hình 1. Hình trụ hố khoan địa chất điển hình ở khu vực Cần Thơ + CH1: Đất sét xám vàng đến xám đen lẫn ít hữu cơ đang phân hủy, ở trạng thái dẻo.
Chiều dày 1,6m, vị trí xuất hiện: từ ±0. 10 + CH2: Đất sét màu xám xanh, xen ít vệt cát mỏng, trạng thái nhão. Chiều dày 9,5m, vị trí xuất hiện: từ -2. + CL1: Đất sét màu xám xanh, pha ít cát mịn và vỏ sò ốc, trạng thái nhão.
Chiều dày 8m, vị trí xuất hiện: từ -11. + CH3: Đất sét xám, xen kẹp ít lớp cát mịn mỏng, trạng thái dẻo nhão. Chiều dày 9,5m, vị trí xuất hiện: từ -19. + CL2: Đất sét xám trắng đến nâu đỏ, pha bột lẫn vệt cát mịn và ít kết von cứng, trạng thái nửa cứng đến cứng.
Chiều dày 11m trở lên, vị trí xuất hiện: từ -29m đến -40m. Nhận xét và đánh giá: Đặc điểm nổi bật là hầu hết bề mặt của khu vực thành phố Cần Thơ được bao phủ bởi tầng đất sét mềm yếu có sức chịu tải dưới 5 N/cm2 xen kẽ các thấu kính cát, dày vài mươi mét phủ lên tầng đất cứng hơn có sức chịu tải từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2, nền đá sâu khoảng 800m. Do đó khả năng sử dụng nền thiên nhiên hầu như không có, vì vậy sử dụng móng cọc làm việc như cọc ma sát. Nên việc ứng dụng móng cọc ở vùng đất yếu này là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tế.
Tổng quan về cọc ống thép Cọc ống thép là loại cọc được làm từ vật liệu thép có đường kính từ trên 300mm trở lên. Cọc ống thép có sự khác biệt lẫn nhau về kết cấu mũi cọc, hình dạng cọc và phương pháp hạ cọc vào đất nền dưới đáy móng. Cọc ống thép tròn giữ một vai trò hết sức quan trọng trong xây dựng dân dụng và các công trình quan trọng khác vì loại cọc này có cường độ cao và chất lượng đồng bộ. Một số hình ảnh về cọc ống thép và thiết bị thi công cọc 1.
Đặc điểm cọc ống thép Tương tự như các loại cọc khác như cọc BTCT đúc tại chỗ, cọc khoan nhồi, cọc ống ly tâm BTCT.