Đang tải... (xem toàn văn)
Sự cố nền móng công trình: Phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Chất lượng, tuổi thọ và bảo trì công trình, phương pháp đánh giá sự suy giảm chất lượng và sự cố nền móng, kĩ thuật khảo sát chất lượng và sự cố công trình, vật liệu trong sửa chữa, sự cố nền móng tiêu biểu,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
PGS TS NGUYỄN BÁ KẾ Sự CỐ NÊN MĨNG CƠNG TRÌNH (Tái bản) • PHỊNG TRÁNH • SỬA CHỮA • GIACƯÒNG NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG * HÀ N Ộ I-2011 LỜI NĨI ĐẦU Nền móng vững sở cho an tocm nhà cơng irình mặt kinh tế, phần móng thường chiếm từ 30%, có đến 40% giá thành xây dựng cơng trình nói chung, giúi pháp móng tốt cớ ý nghĩa kinh tế - kĩ thuật quan trọng Ngược lại, xảy sai lầm tronẹ khâu móng (kháo sát, thiết kế, thi công, sử dụng) dân đến tốn để klưíc phục vã có khơng thể sửa chữa dược Những dấu hiệu hiểu hư hỏng móng thttờnq phát rít chậm lụi xuất phận kết cấu bên rinưnứt, nghiêng, võng, trượt cục sụp đố Vì vậy, lịộp cố, phải xem xét cơng trìnli cho tồn diện, chẩn đốn :heo loại biến dạng quan trắc được, tìm ngun nhân Ịtrong cỏ nguyên nhân móng) thiết k ế phưcmq án sửa chữa Vì lính chất liên quan nguyên nhan ỚI nhi tu nên phủi sửa cluĩa khỏiiiỊ thể chi hạn chế sm chữa nến móng, tlieo nliư pliươiiỊỊ pháp luận cứa li thuyết "bệnh học" thuộc ngành V học Đ ể ngăn ngừa hạn chế c ố móng câng trình đạt chất Uợng quy định phải lấy phươỉig châm phòng tránh làm trọng từ khâu khảo sát đất nền, thiết kế, thi cơng đến khai thác sử dụng cơng trình Đỏ lù điều mù tác giả sách muốn nhấn mành chương từtĩg cơng việc cụ thể, xét theo quan điểm đại xây dựng cơng trình : cẩn thực kiểm sốt suốt q trình làm sản phẩm xây dựng, ý tưởng triết lí hệ thống quản lí chất lượng ISO 9000 Việc sứa chữa, gia cường móng phải đựợc thực theo cách thức lộ trình chặt chẽ từ lúc phát đến khảo sát, đánh giá, tìm nguyên nhân thiết kế phương án, tổ chức thi cơng Đó loạt công việc phức tạp, đa dạng nên khó đưa phương pháp chuẩn phụ thuộc vào nhiều yếu tố điểu kiện cụ thế: Ở đâyt tác giả chi trình bày sơ' cố thường gặp nước ta, gợi ý vài phương án để người kĩ sư lụa chọn, cách tính tốn chi tiết sau khơng phải cơng việc khả họ Cuối chương có trình bày ví dụ thực tế để giúp cho người cán kĩ thuật thêm dễ dàng hon cơng tác xử lí móng Có nhiều trường hợp móng khơng hư hỏng, có u cẩu phải thay đối tải trọng cơng trình móng (tăng số tầng, mở rộng nhịp, lắp đặt thiết bị ) dẫn đến việc cần phải có can thiệp kĩ thuật móng, lúc phải thực biện pháp cải tạo móng gia cố Những thay đổi môi trường, điều kiện địa chất thuỷ văn khí hậu (ngập úng, dâng cao hay hạ thấp mực nước ngầm, khô nứt đất giảm độ ẩm ) thường khó tiên liệu trước lúc thiết kế móng, dẫn đến phải gia cường sửa chữa móng Vấn đề ngày có ảnh hưởng thường theo hướng bất lợi, đến bền vững cơng trình móng Những hậu biết vấn đề trình bày khái qt với lượng thơng tin định, chi bước đầu quan tâm nước ta, vấn đề có tính tồn cầu Cần nhận thấy điều có tính tất nhiên : khó tránh khỏi sai lầm kĩ thuật khâu xây dựng cơng trình Hơn nữa, thân cơng trình q trình tồn (tuổi thọ) mình, tác động yếu tơ'bên ngồi (điều kiện mơi trường) yếu tố bên (sử dụng, công nghệ), theo thời gian, suy giảm dần, hay gọi hao mòn (hữu hình vơ hình) chất lượng (vật chất phi vật chất) Do đó, việc theo dõi, quan trắc đ ế kiểm sốt tình trạng kĩ thuật cơng trình (kế móng) q trình sử dụng, khai thác nên trở thành hoạt động có tính chất kinh tế - kĩ thuật cần phải quan tâm thích đáng thơng qua sách bảo trì, dịch vụ bảo trì kĩ thuật báo trì cơng trình, điều mà nước ta xem nhẹ, nên tác giá c ố gắng trình bày vài nét chủ yếu thích hợp khn khổ định, đặt phần đầu sách Với kinh nghiệm hiểu biết có hạn tích luỹ qua năm tháng công tác lĩnh vực móng, tác giả chọn cách diễn đạt điều vốn phức tạp từ tổng quát đến chi tiết cần thiết, nhiều hình vẽ trực quan, lướt qua nhũng quen thuộc, dừng lại tư liệu vừa đủ học đắt giá cho kĩ sư xây dựng trước c ố móng chi viễn cảnh sáng sủa vấn đề đ ể định hướng cho tiếp cận tìm tòi sáng tạo Dù nội dung có nông - sâu khác tác giả c ố gắng tìm cách diễn đạt cho bạn đọt biết ý tưởng, phương pháp luận vả cách thức đế đạt tới mục hch tốt phòng tránh, sửa chữa hay vin cường mong nhằm hạn chế c ố suy giám chất luựrĩg xảy * * * Quyển sách đến tay bọn đọc gần xa tác giá cùa khơng có ẹiúp đỡ tận tình q báu nhiều đồng nghiệp Viện Khoa học công nghệ xây dựng và' Viện khoa học công nghệ giao thông vận tải sư biên tập công phu thào Nhà xuất bàn Xây dựng Tác già xin chân thành cám S-r.gh (nhà xây dựng tự nhiên, tức không dùng cọc) giải pháp hiệu 242 dùng móng kiếu son cho nhà (t:mg cọc ủê cách nhà cũ - ỉt“ n 3) s > Sgh, St > ST.oh (đối với nhà mói cần dùng móng để cho s < Soh) chỗ tiếp giáp cần dùng móng tương đối tốn cọc ép, cọc nhồi -* H ình 7.3 : Cách xác định j j i j nhà cũ Nhà xây truớc ; Nhà a, b - Điểm dùng để tính tốn lún 7.4 Ví dụ thực tế Từ số nguyên nhân gây hư hỏng nguyên tắc để phòng tránh nêu bảng 7.1 bảng 7.2 ta phân tích học thành cơng khơng thành cơng rút từ cơng trình thực tế có tính điển hình : 7.4.1 Viện Điện tử - Tin học (156 Quan Thánh, Hà Nội) Đặc điểm cơng trình : Mặt 18 X 7,2m, cao tầng, khung bê tông cốt thép, bước cột 3m, độ 5,1 m sàn panen đúc sẵn (hình 7.4) VỊ trí cơng trình : nằm cơng - 243 trình xây sát gần 1,5 - 2m, Irong có nhà tầng gạch, móng nơng, có dùniì cọc tre để gia cố (xây trước năm 1950) nhà sử dụng Viện nghiên cứu Điện tử Tin học Lối vào để thi công hẹp (khoảng 2m) nên đưa thiết bị lớn nặng vào cơng trình - Đ iểu kiện địa chất cơng trình : T trê n xuống d i gồm lớp đất : lớp đất lấp, khơng đồng nhất, dày 2,5m có sức chốn 2; xun qc = 0,3MPa, mơ đun biến dạng E = 20 daN/cm ; lớp sét dẻo chảy dày 3,5m, qc = 0,6MPa R = 20 daN/cm ; lớp cát bão hòa nước, chặt vừa, xuyên sâu đến 12m chưa qua hết lớp - Giải pháp thiết kể thi công : Dùng cọc nhỏ bê tơng cốt thép (cọc Mega) có tiết diện 20 X 20cm, ép đoạn qua lỗ chừa sẵn đài móng đến độ sâu - lOm (vào lớp cát) dừng ép lực ép kích đạt 360kN Đối trọng kích ép tầng nhà xây trước với tính tốn cho vừa đủ trọng lượng độ cứng để làm đối trọng cho kích, vừa khơng để ứng suất đáy móng vượt sức chịu tải cho phép (lúc chưa ép cọc) Sau ép hết số cọc mà thiết kế dự kiến liên kết cọc với đài móng Giải pháp vừa xây cơng trình phía vừa ép cọc cho móng, khơng phải chờ đợi lợi dụng tối đa sức chịu (ải đất đáy đài c ọ c , Sau giải pháp áp dụng số cơng trình xây khác Chợ Đồng Xn, móng trụ sở mở rộng Tổng cơng ty Xày dựng Hà Nội Đơn vị tác giả giải pháp Cục sáng chế (nay Cục Sở hữu công nghiệp) cấp "Sáng chế độc quyền" 244 ị Nhà cáng Nhã tầng (§ỉ— (fỉ— tè— *—•p— ẹ ịĩ • 'ề— ề — é — í?— — é 50d 3000 I 3000 ì 3000 3000 I 3000 >I50C ! ° p o o Nhà tắng H ìn h 7.4 : Nhà làm việc tcỉiH’ cùa Viện niịhiên cứu Diện tứ Tin hục (156 Quan Thánh, Hà Nội) Kết quan trắc độ lún cơng trình Viện nshiên cứu Điện tử Tin học cho thấy độ lún bé (chưa đến 1cm) va cơng trình lân cận khơng có tượng biến dạng, lún nút 7.4.2 Khách sạn Sportivnaia (Saint Petersburg) Gồm khối nhà (hình 7.5): nhà tầng Ễ.iCa, có mặt chữ nhật, xây dựng từ năm !908 đirạc sửa chữa để thành nhà thành phần khách sạn, nhà tâng sát bên cạnh nhà cũ, xây vào năm 1980 cửa hàng ăn tầng Nhà cũ có mặt tiền ốp đá tự nhiên đẹp mặt kiến trúc, cần phải đirợc hảo tồn Hai cơng trình xây khơi nhà nặnc đặt lớp đát yếu nên độ lún tính tốn 2550 H ình 7.5 : Mặt Khách sạn Sportỉvnaia Saint Petersburg Nhà tầng xây từ 1908 ; 2, Nhà tầng xây sau (1980); Hàng cừ thép sâu 16m H ìn h : Cấu tạo chỗ tiếp giáp nhà A gạch với nhà lớn B cao tầng a) Mặt nhà tầng ; b) Cấu tạo chỗ tiếp giáp nhà A - B 20cm, trị số khơng an tồn Vì vậy, kết hợp giải pháp thiết kế móng bè với giải pháp thi cơng dùng thép dài 16m để tách nhà cũ độc lập Kết cách giải nói mĩ mãn : tường nhà khơng có vết nứt 7.4.3 Nhà 12 tầng gạch cạnh nhà lớn tầng Theo tính tốn thiết kế, độ lún trung bình ngơi nhà gạch 12 tầng xây sau không vượt 20cm ngơi nhà cũ lớn tầng khồng có độ lún thêm đáng kể 246 Để thực yêu cầu người ta cách li mép móng nhà đến 2m (hình 7.6) Tường ngồi phía tiếp giáp nhà với nhà cũ đặt dầm son Qua theo dõi lún nhà nói (và 14 trường hợp tương tự khác) chứng tỏ giải pháp tiếp giáp son có hiệu : Độ lún nhà khoảng lOcm độ lún thêm nhà cũ khoảng 2,4cm độ võng phần tiếp giáp khoảng 5m 0,0006 - trị số không đáng kể, không phát có vết nứt nhà lớn 7.4.4 Nhà gạch cao l ỉ tầng Nhà xây vào năm 1972 nằm nhà cũ cao tầng xây năm 1937 cao tầng xây năm 1956 (hình 7.7) Độ lún ngơi nhà 11 tầng theo tính tốn đến 31cm Theo kết quan trắc lún giai đoạn đầu hoàn thiện đưa vào sử dụng năm 1983 đạt đến 20cm độ lún cuối đến 36cm Do lúc thiết kế nhà không biện pháp bảo vệ nhà cũ nên dù phát hư hỏng nhà lúc xây dựng nhà bên canb song để iún thêm - 8cm chỗ tiếp giáp - c ũ c ủ a nhà cũ bị sụp đổ phần (3 hình 7.7a) Biểu đồ độ lún thêm chuyển vị lớn trị số cho phép có phần rõ ràng (hình 7.7c) : phần A, nhà cũ chĩ nghiêng phía nhà khơng có hư hỏng kết cấu, phần cách chổ tiếp giáp khoảng 20cm ; phần B, độ nghiêng tăng lên tường hình thành vết nứt nghiêng ; phần c , độ nghiêng đạt đến 0,01 kết cấu 247 H ình 7.7 : Hư hóng nhà cũ xây nhà a) Mặt nhà (cũ + + c ũ ) ; b) M ặt cắt nhà ; c) Biểu đồ lún đo nhà ( - ì 983): Mốc đo lún; Khe lún; Phần nhà tầng bị hư hỏng sửa chữa lại năm 1980; Cát bụi; Á cát; A sét; Sét; Ásét; Cát nhỏ; 10 Sét cứng; 11 Á sét cứng; A-D Phần nhà cũ bị hư hỏng 248 có hư hỏng nặng, vết nứt rộng đến lOmm, trần cầu thang bị trượt ; kết cấu phần D bị hư hỏng : độ nghiêng tường so với phần c , tường có vết nứt thẳng đứng kéo dài từ đáy móng đến mái Khi phát hư hỏng nói vào năm 1978 tiến hành cắt móng ngơi nhà mới, sau xây lại năm 1982 đưa vào sử dụng Cho đến thấy tốc độ lún nhà giảm xuống lcm/năm tiến hành sửa chửa khơi phục lại Nếu độ lún thêm bé khơng lún thêm vùng B c , tức khơng xảy sụp đổ Qua chứng tỏ nhà gạch với tường dọc chịu lực móng băng bị hư hỏng nặng độ lún thêm vượt - lOcm (tùy mức độ hao mòn hữu hình tường) Kích thước vùng bị hư hỏng tùy thuộc chiều dày lớp đất bị nén co nền, thường khoảng - 20m, tức không vượt 1,5 bề rộng đoạn nhà chỗ tiếp giáp - cũ 7.4.5 Khách sạn Dỳemstaun (Mỹ) : Khách sạn cao tầng, xây xong từ năm 1910, kết cấu gạch với sàn bê tông cốt thép Bề rộng móng băng l,22m đặt độ sâu lm đất sét Sự cô xảy năm 1949 người ta đào hố sâu 3,2m, rộng 2,75m, dài 8,5m, cách móng tường 0,6m để ỉàm bể 249 chứa nurớc nóng cho khu vực (hình 7.8) Do khơng có phụ tải chống đỡ cho phương ngang (vì người ta khơng dùng ván để giử thành hố đào) nên tường móng khách sạn dọc theo hố đào bị chuyển dịch ngang l,5m làm tường nghiêng l,2m theo phương thẳng đứng, khách sạn bị sụp đổ Một cố tương tự đâ xảy đầu năm 1999 khu nhà Tương Mai, Hà Nội, làm sập nhà tầng ngơi nhà xây sát mương nước gạch đặt sâu đáy móng ngơi nhà lm làm bị thương người làm hư hại cơng trình xung quanh Hình 7.8 : Vị trí hào đặt ống nước gần cơng trình sử dụng (khách sạn Djemstaun) 250 ... tản mạn HL HL 10 Ấp lực đất CH 11 Chấn động CH 12 Sóng địa chấn CH Độ ẩm đất HL 13 Chú thích : HL - tác động hóa lí CH - tác động học 13 1. 3 Sự hao mòn hữu hình vơ hình nhà 1. 3 .1 Hao mòn hữu... Móng 30 210 Tườne vách ngĩin 28 45 12 60 Sàn 45 405 Mái 30 60 Nền 25 17 5 Lỗ cửa 11 40 440 Công tác ốp lát 17 40 680 điộn tron g nhà 12 20 240 Công tác khác 30 210 Tốn yếu tố kết cấu định Độ hao... T r o n g b ả n g 1. 1 trình b y n h ữ n g tác đ ộ n g c ủ a tự n h iê n v c ủ a c ô n g n g h ệ lên n h c ầ n x e m x é t th iế t k ế , thi c ô n g v sử d ụ n g 12 Bảng 1. 1 Những tác động lên