Đề tài Đánh giá điều kiện địa chất công trình cầu Nhật Tân ở giai đoạn nghiên cứu khả thi. Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình chi tiết phục vụ cho thiết kế kỹ thuật công trình trên, thời gian thi công phương án 5 tháng

LỜI MỞ ĐẦU Nằm trong vùng kinh tế phát triển năng động nhất nước, sự phát trển kinh tế của Hà Nội có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế khu vực các tỉnh phía Bắc. Cùng với sự phát triển kinh tế, áp lực gia tăng dân số ngày càng lớn trong khu vực trung tâm thành Thành phố. Để giải quyết vấn đề đó Thành phố đã có hướng mở rộng sang khu vực Bắc sông Hồng cho tới năm 2020, bằng quyết định số 108/1997/QD-TTG ngày 20 tháng 6 năm 1998 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt điều chính qui hoạch chung Thủ đô Hà Nội đến năm 2020. Trong đó đặc biệt nhấn mạnh " Trước mắt hướng mở rộng Thành phố Hà Nội về phía Tây Bắc, Tây Nam và phía Bắc. Ưu tiên cho đầu tư và phát triển khu vực phía bắc sông Hồng. Tại đây hình thành một khu đô thị mới bao gồm các khu đô thị Bắc Thăng Long - Vân Trì, Đông Anh - Cổ Loa, Gia Lâm - Sài Đồng - Yên Viên và tiếp tục thực hiện các dự án đầu tư phát triển tại khu vực Nam Thăng Long". Bằng quyết định số 10 - TB/TW ngày 20 tháng 10 năm 1996, thường vụ bộ Chính Trị cũng đã khẳng định "trong giai đoạn phát triển đến năm 2020: mở rộng quy mô Hà Nội về phía Tây Bắc, Tây Nam và phía Bắc. Ưu tiên cho đầu tư phát triển phía Bắc sông Hồng (từ sông Đuống trở lại), nơi đã có sẵn các đầu mối giao thông thuận lợi để phát huy tốt các cảng Cái Lân, Hải Phòng và các trục đường quốc lộ 18, quốc lộ 5 và cảng hàng không quốc tế Nội Bài". Dự án xây dựng cầu Nhật Tân nối vào tuyến đường 5 kéo dài có tầm quan trọng đặc biệt trong mạng lưới giao thông Hà Nội. Ngay sau khi xây dựng xong đoạn tuyến này sẽ có tác dụng trên các mặt : Góp phần từng bước hoàn thiện tuyến đường vành đai II phía Bắc Thành phố từ đó giảm ách tắc giao thông cho các tuyến từ nội thành lên các tỉnh phía Bắc. Đảm bảo các yêu cầu về giao thông vận tải phục vụ chuỗi khu công nghiệp, đô thị bao gồm các khu vực Bắc Thăng Long - Vân Trì, Đông Anh - Cổ Loa, Gia Lâm - Sài Dồng - Yên Viên. Việc xây dựng cầu Nhật Tân nối hai bên Hữu ngạn và Tả ngạn sông Hồng sẽ góp phần sớm hình thành cụm đô thị phía Bắc sông Hồng và có những lợi ích về mặt khinh tế - xã hội như sau: Tạo ra những tiền đề hết sức cần thiết cho việc thực hiện thành công chính sách phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch phát triển không gian của Hà Nội trong giai đoạn 2000 - 2010. Hỗ trợ giảm mật độ dân số trong khu vực trung tâm Thành phố để đảm bảo nhu cầu phát triển bền vững của thủ đô Hà Nội trước mắt và lâu dài, thông qua đó bảo tồn các di sản văn hoá, lịch sử , kiến trúc... Song song với việc huy động mọi nguồn lực thúc đẩy quá trình phát triển kinh tế, Hà Nội cũng rất chú trọng bảo vệ bản sắc riêng của mình và coi đó như là một tronh các yếu tố đảm bảo sự phát triển bền vững. Cải thiện một cách đáng kể môi trường đầu tư ở Hà Nội, khuyến khích và thu hút thêm nhiều vốn đầu tư từ các nguồn trong cũng như ngoài nước nhằm thực hiện thành công sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá thủ đô. Hà Nội là hạt nhân quan trọng của tam giác phát triển kinh tế phía Bắc, Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, việc phát triển kinh tế, công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở Hà Nội sẽ đóng góp vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế của toàn khu vực. Vì vậy việc xây dựng cầu Nhật Tân nối hai bờ sông Hồng sẽ góp phần đáng kể trong việc phát triển kinh tế không chỉ riêng Hà Nội mà còn với Hải Phòng và Quảng Ninh, rút ngắn khoảng cách giữa các Thành phố trong tam giác tăng trưởng phía Bắc. Với những tài liệu thu thập được, em được bộ môn ĐCCT mà trực tiếp là thầy giáo hướng dẫn giao cho làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Đánh giá điều kiện địa chất công trình cầu Nhật Tân ở giai đoạn nghiên cứu khả thi. Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình chi tiết phục vụ cho thiết kế kỹ thuật công trình trên, thời gian thi công phương án 5 tháng" NỘI DUNG ĐỒ ÁN GỒM CÁC CHƯƠNG SAU: PHẦN CHUNG VÀ CHUYÊN MÔN Chương 1: Đặc điểm địa lí, địa chất khu vực Chương 2: Đánh giá điều kiện địa chất công trình cầu Nhật Tân Chương 3. Dự báo các vấn đề địa chất công trình PHẦN THIẾT KẾ VÀ DỰ TRÙ Chương 4: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình Chương 5: Dự trù kinh phí PHẦN CHUNG VÀ CHUYÊN MÔN Chương I: Đặc điểm địa lí, địa chất khu vực nghiên cứu 1.1.Vị trí địa lý Hà Nội là thủ đô nước cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam, là trung tâm văn hoá, kinh tế, chính trị của cả nước. Hà Nội nằm gần như ở trung tâm của đồng bằng Bắc Bộ, theo mốc quốc gia Hà Nội được giới hạn bởi các toạ độ địa lý: Từ 105o46,, đến 105o56,30,, kinh độ Đông Từ 20o 53, 20,, đến 21o 23,, 00,,vĩ độ Bắc Hà Nội tiếp giáp với năm tỉnh; Phía Bắc giáp Thái Nguyên ; Phía Đông giáp Bắc Ninh và Hưng Yên; Phía Tây và phía Nam giáp Hà Tây, Vĩnh Phúc. Về mặt hành chính Hà Nội gồm 7 quận nội thành ( Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Tây Hồ, Thanh Xuân, Đống Đa, Cầu giấy) và 5 huyện ngoại thành (Gia Lâm, Sóc Sơn, Đông Anh, Từ Liêm, Thanh Trì). Hà Nội có diện tích khoảng 927,39 Km2. Khoảng cách từ cực Bắc xuống cực Nam thành phố dài 50 km, từ cực Đông xuống cực Tây dài gần 30km. 1.2. Đặc điểm khí hậu Khí hậu Hà Nội khá tiêu biểu cho vùng đồng bằng Bắc Bộ với đặc điểm nhiệt đới gió mùa. Mùa hè nóng, ẩm, mưa nhiều, gió Đông - Nam. Mùa đông tương đối lạnh, khô, hanh, ít mưa gió Đông Bắc, Tây Nam. Hà Nội nằm trong vùng nhiệt đới nên quanh năm nhận bức xạ mặt trời, vì vậy nhiệt độ cao. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng năm ở Hà Nội là 122,8 kcal/cm2 và nhiệt độ không khí trung bình ở Hà Nội là 23,50c. Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn, độ ẩm trung bình là 84%. Lượng mưa trung bình hàng năm của Hà Nội là 1676 mm và mỗi năm có khoảng 144 ngày mưa. Đặc biệt rõ nét nhất của khí hậu Hà Nội là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa trong năm: mùa hè và mùa đông. Mùa hè từ tháng 5 đến thàng 9 có đặc điểm nóng và mưa nhiều với gió thịnh hành hướng Đông Nam, do chụi ảnh hưởng mạnh bởi gió mùa Tây nam của dải hội tụ này tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm là tháng 7 (28,90c) và tháng có lượng mưa trung bình cao nhất là tháng 8 ( 318mm). Mùa đông kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, có đặc điểm là khí hậu tương đối lạnh và ít mưa. Tháng giêng là tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất trong năm (16,40c), đồng thời cũng có lượng mưa trung bình thấp nhất trong năm (16,6 mm). Mùa đông có gió thịnh hành hướng Đông - Bắc và thường có mưa phùn. Tháng 4 và tháng 10 được coi như tháng chuyển tiếp giữa hai mùa. Sự biến động thất thường của khí hậu Hà Nội chủ yếu là do sự tranh chấp ảnh hưởng hoạt động của hai mùa gió và các quá trình thời tiết đặc biệt diễn ra trong mỗi mùa. Vì thế ở Hà Nội có năm rét sớm, có năm rét muộn, có năm mùa nắng kéo dài, có năm nhiệt độ cao nhất nên đến 42,80c(tháng 5 năm 1926) lại có năm nhiệt độ xuống thấp tới 2,70c (tháng giêng năm 1955). Số liệu quan trắc các yếu tố khí tượng từ năm 1982 - 1997 tại trạm Long Biên được trình bày ở các bảng từ 1.1 - 1.5 - Nhiệt độ: (oc) Bảng 1.1 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t0 16 17 19.8 23.5 27.6 29.8 28.1 27.5 24.5 21.9 19. 18 - Độ ẩm tương đối: (%) Bảng 1.2. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Max 96 96 97 98 97 97 97 97 92 97 97 97 Min 64 63 69 62 62 62 62 65 65 64 52 59 Trung bình 83 86 89 88 85 84 85 87 86 82 81 81 - Lượng mưa: (mm) Bảng 1.3 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Max 106 71.1 119 203 459 589 801 801 720 647 516 110 Min 0.1 1.4 3.5 28.1 64.2 266 78.3 78.3 34.4 31.4 1.9 0.6 Trung bình 21 32.8 46.9 131 205 240 326 336 248 43.2 40 23 - Lượng bốc hơi: (mm) Bảng 1.4 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Trung bình mm 5.6 5.5 7.0 8.3 13.7 14.4 15.7 15 11.5 10.3 7.1 60 - Tốc độ gió: (m/s) Bảng 1.5 Tháng Tốc độ (m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lớn nhất 12 11 12 14 10 16 14 12 14 16 10 16 Trung bình 3.3 3 3.3 3.1 3.2 3.2 3.0 2 2.5 2 2 2.8 1.3. Thuỷ văn + Nước mặt Hà Nội, có mạng lưới sông ngòi, ao hồ dày đặc với nhiều sông lớn chảy qua các lưu vực sông Hồng, Sông Đuống, sông Nhuệ, sông Cầu, sông Cà Lồ. - Sông Hồng Khu vực Hà Nội có mạng lưới thuỷ văn khá phát triển. Đáng chú ý nhất là Sông Hồng. Đây là con sông lớn nhất miền Bắc nước ta, chảy từ vùng phía Bắc, Đông Bắc nội Thành vời chiều dài đoạn từ Từ Liêm tới cảng Phà Đen khoảng 20m/s mùa không đạt 15m/s. Mực nước thay đổi theo mùa. Dòng sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, động thái chia hai mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa kiệt. Mức nước dao động giữa hai mùa từ 8-10m. Theo tài liệu thống kê từ năm 1956-1970 của trạm khí tượng thuỷ văn Long Biên cho thấy: lưu lượng của nó thay đổi là 596m3/s vào mùa kiệt là 1262 m3/s vào mùa lũ. Tốc độ dòng chảy trung bình từ 3-4m/s, lượng phù sa tương đối lớn là 0,5 kg/m3 vào mùa kiệt và 4,3 kg/m3 vào mùa lũ. - Sông Nhuệ Sông Nhuệ chảy qua Tây Nam Hà Nội gần như theo hướng Bắc Nam. Chiều rộng thay đổi từ 25-50m, độ sâu từ 2-4m. Nước sông là nguồn cung cấp nước tưới cho vùng đồng bằng ven sông Hồng. - Sông Tô Lịch Đây là sông đào nên chiều rộng ít biến đổi, thường từ 8-10m, độ sâu trung bình 1,5m. Sông Tô Lịch là nơi thoát nước của thành phố Hà Nội do đó quanh năm nước bẩn. Các sông ở khu vực Hà Nội có thuỷ triều theo 2 mùa rõ rệt: Mùa lũ thường kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10, mực nước thường dâng cao. Mùa khô thường kéo dài từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau, mực nước và lưu lượng nước thường thấp. Hà Nội có nhiều hồ, đầm lầy tự nhiên và hệ thống sông, kênh thoát nước. Do yêu cầu đô thị hoá nhanh nhiều ao hồ đầm lầy đã được san lấp để lấy đất xây dựng, một số đầm và vùng trũng ở Thanh Trì, Đông Anh được cải tạo để thả cá và trồng trọt. Ở khu vực nội thành có khá nhiều hồ như các hồ: Hồ Bảy Mộu, hồ Trúc Bạch, hồ Thủ Lệ, hồ Văn Chương… Đặc biệt có Hồ Tây nằm lọt giữa quận Ba Đình và quận Tây Hồ rộng gần 500 ha là một thắng cảnh đẹp của thủ đô và là nơi cung cấp thuỷ sản có giá trị. 1.4. Địa chất thuỷ văn Theo tài liệu bản đồ Địa chất Thuỷ văn tỷ lệ 1:50000 vùng Hà Nội do đoàn Địa Chất 64 thành lập, Hà Nội có nguồn nước ngầm khá phong phú trong các thành tạo trầm tích Đệ Tứ có 3 đơn vị chứa nước như sau: - Tầng chứa nước Hôlôxen Thành phần chủ yếu của đất đá chứa nước là cát hạt nhỏ,cát pha . Các thành tạo này có nguồn gốc aluvi, thuộc hệ tầng Thái Bình. Tầng chứa nước Holoxen phân bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu. Bề dày tầng chứa nước biến đổi mạnh từ 3-29m, bề dày trung bình là 14m. Mực nước ngầm ở trung tâm 4-6m, vùng ven rìa gần sông có thể từ 2-4m. Nguồn cung cấp nước chính do tầng này là nước mưa, nước sông hồ. Bởi vậy, động thái mực nước của tầng phụ thuộc khác nhiều vào các yếu tố khí tượng thủy văn. Kết quả phân tích thành phần hóa học của nước cho thấy hầu hết nước thuộc loại siêu hạt, không có khả năng ăn mòn bê tông. Kiểu hình hóa học của nước là Bicacbonat – Clorua – Canxi – Natri – Kali. - Tầng chứa nước Pleistoxen trên Tầng chứa nước này phân bố dưới tầng chứa nước Holoxen và phía trên tầng chứa nước Pleistoxen dưới (qh1). Thành phần trầm tích chứa nước là cát pha, cát hạt vừa, phần dưới hay gặp sạn, sỏi nhỏ. Các thành tạo này có nguồn gốc aluvi, thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc. Tầng chứa nước này gặp ở hầu hết mọi nơi trong khu vực vùng Hà Nội. Chúng phân bố nông hơn ở vùng ven rìa và sâu hơn ở vùng trung tâm. Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 3-36m. Bề dày trung bình khoảng 12m. Đặc tính thủy lực của tầng chứa nước là có áp. Mực nước vùng trung tâm có thể thay đổi từ 7-8m có khi đến 12m. Nguồn cung cấp chủ yếu cho tầng này là nước mưa, nước sông hồ và một phần là do nước tầng trên cung cấp. Kết quả phân tích thành phần hóa học của nước trong tầng này biểu diễn dưới dạng công thức Cuốc Lốp như sau: Kiểu hình hóa học của nước là Bicaconat – Clorua – Natri – Kali – Canxi. Nước thuộc loại nước hạt, hầu như không có khả năng ăn mòn bê tông. - Tầng chứa nước Pleistoxen dưới Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là cuội, sỏi, sạn có nguồn gốc aluvi – proluvi thuộc hệ tầng Hà Nội và Lệ Chi. Cuội, sỏi của tầng chứa nước này có thành phần chủ yếu là thạch anh, silíc, một số cuội có thành phần lá đá vôi, dá phun trào. Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 30-40m. Nguồn cung cấp nước chủ yếu cho tầng này là từ phía Bắc, từ sông Hồng, tầng chứa nuớc trên thấm xuống. Kết quả phân tích thành phần hóa học của nước trong tầng này được biểu diễn dưới dạng công thức Cuốc Lốp như sau: Kiểu hình hóa học của nước là Bicacbonat – Clorua – Natri – Canxi – Magie. Nướic chủ yếu thuộc loại nước nhạt, trong thành phần có chứa nhiều sắt. 1.5. Đặc điểm dân cư, kinh tế, giao thông + Dân cư Hà Nội là Thành phố đông dân thứ 2 trong cả nước, sau Thành phố Hồ Chí Minh. Về mặt hành chính, Hà Nội có 7 quận nội thành và 5 huyện Ngoại Thành, tổng diện tích là 927,39 km2, dân số khoảng 2,5 triệu người. Đây là nguồn lao động dồi dào phục vụ cho các ngành kinh tế của Thành phố. Theo thống kê, dân số phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở các quận nội thành. Các huyện ngoại Thành mật độ dân số thấp, có nơi mật độ rất nhỏ như các vùng huyện Sóc Sơn. Quận Hoàn Kiếm bao gồm hầu hết khu phố cổ của Thành phố, hiện là trung tâm thương mại- giao dịch- hành chính chủ yếu của Thành phố, có mật độ dân số cao nhất 450 người/ha. Gấp 1,7 lần mật độ trung bình của nội thành (240 người/ha) và gấp 2,3 lần mật độ thấp nhất là quận Ba Đình. Phường có mật độ dân số cao nhất là 1235 người/ha (thuộc quận Hoàn Kiếm) gấp 15 lần phường có mật độ thấp nhất (81 người/ha). Dân cư Thành phố Hà Nội phần lớn là người Kinh, một số người Sán Dìu ở vùng Sóc Sơn. + Kinh tế: Hà Nội là trung tâm văn hoá, chính trị của cả nước. Do chủ trương, chính sách mở cửa giao lưu thương mại của Đảng và Nhà nước, nền kinh tế của Thành phố mấy năm gần đây phát triển mạnh, đồng đều trên tất cả các mặt công nghiệp- nông nghiệp - thương nghiệp - giao thông và các ngành dịch vụ khác với cơ cấu đa dạng. Sự phát triển về kinh tế đã đem lại nhiều thay đổi cho bộ mặt Thành phố, cùng với sự phát triển của kinh tế, nhu cầu phục vụ của người dân tăng, đẩy nhanh quá trình đô thị hoá, kéo theo một số ngành như xây dựng và dịch vụ phát triển theo. Ngoài ra, Hà Nội cũng đang thu hút được rất nhiều nhà đầu tư nước ngoài mở mang các cơ sở sản xuất của mình tại Hà Nội, đặc biệt trong lĩnh vực kinh doanh lắp ráp hàng công nghiệp. - Công nghiệp: Công nghiệp ở Hà Nội ngày càng được phát triển, nhiều cơ sở mới được xây dựng, những cơ sở cũ được hoàn chỉnh và mở rộng ngày càng chính quy và hiện đại. - Nông nghiệp: Hiện hay Hà Nội có trên 100 hợp tác xã nông nghiệp có quy mô toàn xã, nông thôn ngoại Thành ngày càng được đổi mới, sản xuất nông nghiệp ngày càng được cơ giới hoá, năng suất cao. + Giao thông Là thủ đô của nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam, Hà Nội là đầu mối giao thông đi khắp các nơi trong cả nước và quốc tế bằng đường bộ, đường sắt, đường thuỷ và đường hàng không. Hệ thống giao thông trong nước đang dần dần được cải thiện nâng cấp và mở rộng thêm nhiều tuyến đường nối với các nước trong khu vực. - Đường Bộ: Từ Hà Nội có thể đi khắp các địa phương trong cả nước bằng hệ thống đường giao thương qua các quốc lộ sau đây: - Quốc lộ 1A: Hà Nội đi Thành phố Hồ Chí Minh, Cà Mau, Hà Nội đi Lạng Sơn. - Quốc lộ 2: Hà Nội đi Hà Tuyên - Quốc lộ 3: Hà Nội đi Cao Bằng - Quốc lộ 5: Hà Nội đi Hải Phòng - Quốc lộ 11: Hà Nội đi Phú Thọ, Lào Cai - Quốc lộ 6: Hà Nội đi Sơn La, Lai Châu… - Đường sắt: Từ Hà Nội có các tuyến đường sắt đi các địa phương sau: - Tuyến đường sắt Hà Nội đi các tỉnh phía nam tới Thành phố Hồ Chí Minh - Tuyến đường sắt Hà Nội đi Hữu Nghị Quan (Lạng Sơn) - Tuyến đường sắt Hà Nội đi Hải Phòng. - Tuyến đường sắt Hà Nội đi Lao Cai - Tuyến đường sắt Hà Nội- Thái Nguyên- Quán Triều. - Đường thuỷ: Từ Hà Nội có thể đi một số địa phương trong cả nước: - Tuyến Hà Nội- Nam Định- Thái Bình. - Tuyến Hà Nội- Việt Trì- Phú Thọ. - Tuyến sông Đuống (Hà Nội- Hải Dương) - Tuyến sông Hồng- Sông Luộc (Hà Nội- Hải Phòng). - Đường hàng không: Từ Hà Nội, bằng đường hàng không dân dụng có thể lưu thông đi các nơi trong nước và nước ngoài. - Tuyến Hà Nội- Sơn La - Tuyến Hà Nội- Buôn Ma Thuột - Tuyến Hà Nội- Thành phố Hồ Chí Minh - Tuyến Hà Nội- Viên Chăn - Tuyến Hà Nội- Maxcơva 1.6. Đặc điểm trầm tích Đệ Tứ khu vực nội Thành Hà Nội Theo tài liệu địa chất của Đoàn Địa chất Hà Nội công bố năm 1989, trầm tích Đệ Tứ ở khu vực Hà Nội chiếm diện tích khoảng 800 km2 với các nguồn gốc khác nhau. Kết quả xử lý, tổng hợp các kết quả phân tích về thành phần vật chất, cổ sinh, hoá lý môi trường, địa vật lý (carota lỗ khoan), tuổi tuyệt đối (C14) cho phép phân chia các phân vị địa tầng trầm tích Đệ Tứ vùng nội Thành Hà Nội theo thứ tự từ dưới lên như sau: 1. Thống Pleistoxen dưới, hệ tầng Lệ Chi (QI lc) Trầm tích hệ tầng Lệ Chi không lộ ra ở vùng nghiên cứu mà bị các trầm tích trẻ phủ lên trên. Hệ tầng Lệ Chi chỉ quan sát thấy sự xuất hiện trong các hố khoan có độ sâu từ 45 đến 69m thuộc các tuyến cắt qua nội Thành. Nóc của hệ tầng Lệ Chi nằm phía dưới tầng Hà Nội. Bề dầy lớn nhất của hệ tầng Lệ Chi là 24,5 m. Trong tầng này, quan sát trên cột địa tầng tổng hợp ta thấy, chúng có tính phân nhịp đều đặn từ hạt thô ở dưới đến hạt mịn ở trên, thể hiện rõ nét chu kỳ tích tụ aluvi. Theo thành phần thạch học và cổ sinh, trầm tích hệ tầng Lệ Chi được chia làm 3 tập và một tập không phân chia adQ gồm tích tụ bồi tích và sườn tích theo thứ tự từ dưới lên trên như sau: - Tập không phân chia adQ: + Tích tụ bồi tích cát bột, sét lẫn ít dăm laterit, sạn thạch anh màu vàng, nâu, xám nâu. + Tích tụ Sườn tích - lũ tích gồm tảng, cuội, dăm, sỏi, sạn, cát, bột, sét mầu gạch nâu lẫn lộn. - Tập 1: Thành phần gồm cuội sỏi, cát bột, sét màu xám, xám nâu dày 10m. Cuội mài tròn tốt (Ro = 0,5- 0,9, độ sâu So = 2,0- 4,0). Tập này nằm ngay trên trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb). - Tập 2: Thành phần gồm cát hạt nhỏ, cát bột màu xám vàng, chọn lọc, mài tròn tốt, độ cầu cao (R0 = 0,3-0,5 m, độ cầu So = 1,5- 2,5). Chiều dày tập 3,5- 10m. - Tập 3: Thành phần gồm bột sét, cát màu xám vàng, xám đen cổ tuổi Pleistoxen. Chiều dày tập 0,2- 4,5m. Nhìn chung, hệ tầng Lệ Chi chỉ quan sát được qua các lỗ khoan ở vùng đồng bằng Hà Nội. Sự thành tạo của nó có liên quan tới quá trình bóc mòn, xâm thực, rửa trôi. Hệ tầng này chứa nước khá phong phú do có tầng cuội sỏi. 2. Thống Pleistoxen giữa- trên, hệ tầng Hà Nội (QII -III hn) Trầm tích hệ tầng Hà Nội phân bố với diện tích hợp ở ven rìa đồng bằng (vùng gò đồi Sóc Sơn). Phần lớn chúng bị phủ, chỉ quan sát được trong các hố khoan từ Sóc Sơn xuống phía Nam và Đông Nam Thành phố. Theo nguồn gốc trầm tích hệ tầng Hà Nội được chia như sau: - Trầm tích sông – lũ sông; - Trầm tích lũ tích- sườn tích. - Hệ tầng Hà Nội có chiều dày khoảng 55m, chia thành 2 dạng nguồn gốc trên và trong tích tụ aluvi chia thành 3 tập có sự phân dị rõ ràng về thành phần hạt. Các trầm tích của hệ tầng này gặp trong hai dạng mặt cắt khác nhau. + Mặt cắt vùng bị phủ: Trầm tích tầng phủ gặp trong hầu hết các hố khoan ở vùng ven rìa và trung tâm Thành phố. Chúng nằm ở độ sâu 33,5m- 69,5 m, dày 34m (ở trung tâm đồng bằng) và được chia ra thành 3 tập từ dưới lên như sau: - Tập 1: Thành phần gồm cuội sạch lẫn cuội tảng (kích thước từ 7- 10cm có thể đạt đến 15cm), sỏi sạn và rất ít cát bột xen kẽ thuộc tướng lòng sông miền núi. Độ chọn lọc, mài tròn kém đến trung bình. Bề dày của tầng từ 10-20cm. Đây là đối tượng chứa nước ngầm phong phú và chất lượng tốt. - Tập 2: Thành phần gồm sạn sỏi, cát hạt thô, cát bột màu vàng xám, thuộc tướng lòng sông miền núi và chuyển tiếp. Chiều dày tập 10,0m. - Tập 3: Thành phần gồm bột sét, bột cát màu vàng xám, thuộc tướng bãi bồi, dày 4m, + Mặt cắt ở vùng lộ: Trầm tích của tầng phủ lên trên bề mặt phong hoá của các đá cổ hơn ở vùng Vệ Linh, Phú Cường, Kim Anh, trầm tích được chia thành 2 tập. - Tập dưới: Gồm cuội, cuội tảng lẫn sỏi, sạn, cát bột, sét màu gạch vàng , dày 0,3 - 1,5m. - Tập trên: Gồm cuội, cuội tảng lẫn sỏi, sạn, cát bột, sét màu gạch vàng, dày 0,3- 2,5m có tuổi (QIII2vp). Bề mặt trầm tích ở Vệ Linh, Phú Cường bị laterit hoá thành đá ong dày 0,5m. 3. Thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (QIII2vp) Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc lộ ra ven rìa đồng bằng với diện tích lộ rộng ở Sóc Sơn, Đông Anh và diện tích nhỏ ở Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh. Bề mặt trầm tích nằm ở độ cao tuyệt đôi lớn hơn 10m. Nét đặc trưng của hệ tầng Vĩnh Phúc là có hiện tượng Laterit yếu, màu sắc loang lỗ. Đặc biệt về thành phần vật chất của hệ tầng Vĩnh Phúc có sự chuyển biến nhanh về thành phần thạch học theo không gian từ sét, sét lẫn bụi, chuyển qua bụi, cát… Tất cả các thành phần từ thô đến mịn khi lộ ra trên mặt đều bị phong hoá loang lỗ, có quan hệ bất chỉnh hợp với hệ tầng Hải Hưng. Hệ tầng có chiều dày khoảng 61m. Qua phân tích các mẫu đất đã người ta thấy hệ tầng này có nguồn gốc lục địa. Theo thành phần thạch học, hệ tầng Vĩnh Phúc được chia làm 4 tập từ dưới lên như sau: - Tập 1: Thành phần gồm cuội, sỏi cát, ít bột sét màu xám vàng chứa tảo nước ngọt, bề dày tập đạt đến 10m. Tập này có nguồn gốc trầm tích sông. - Tập 2: thành phần gồm cát bột, ít sét màu nâu, thính thoảng gặp thấu kính sỏi màu xám vàng, nâu xám, trong tập có chứa các bào tử phấn hoa. Bề dày của tập có thể đạt đến 33m. - Tập 3: Thành phần gồm sét cao lin màu xám trắng, sét bột màu vàng, nâu xám, tích tụ dạng hồ sót. Trong tập có chứa phối phần, không có yếu tố ngập mặn. Chiều dày của tập biến đổi từ 2,0- 10,0m. - Tập 4: Thành phần gồm sét đen, bột sét màu đen, xám vàng có nguồn gốc tích tụ- đầm lầy. Bề dày tập biến đổi từ 3-8 m. 4. Thống Holoxenbậc dưới-giữa, hệ tầng Hải Hưng QIV1- 2hh Trầm tích hệ tầng Hải Hưng bao gồm tích tụ hồ - đầm lầy (lbQIV1-2hh), tích tụ đầm lầy (lQIV1-2hh), tích tụ đầm lầy (lbQIV1-2hh), phân bố chủ yếu ở phía Nam và rải rác ở các vùng phía Bắc Thành phố Hà Nội. Trầm tích hệ tầng Hải Hưng chia làm 3 phụ hệ tầng như sau: + Phụ hệ tầng dưới QIV1-2 hh Trầm tích được thành tạo vào thời kỳ biển tiến, phân bố chủ yếu ở Đông Nam Thành phố. Chúng có nguồn gốc hồ - đầm lầy. Thành phần chủ yếu là sét, bột chứa hữu cơ màu xám, xám đen, Nhiều nơi phần trên của trầm tích là lớp than bùn dày 1-2 m. Trầm tích của phụ hệ tầng này phân bố trực tiếp trên bề mặt bào mòn, bị phong hoá loang lỗ của hệ tầng Vĩnh Phúc. Phía trên của phụ hệ tầng trầm tích biến đổi từ 2-6m đến trên 20m. + Phụ hệ tầng giữa QIV1-2hh Trầm tích của phụ hệ tầng này gồm hai nguồn gốc khác nhau: - Trầm tích có nguồn gốc hồ lục địa: Thành phần sét màu xám vàng, xám xanh, có ít sạn sỏi nhỏ là kết von oxit sắt. Các trầm tích này thường phân bố trên các trầm tích phụ tầng Hải Hưng dưới. Chiều dày trầm tích biến đổi từ 2 - 4m. Trong thành phần có chứa tảo nước ngọt. - Trầm tích nguồn gốc biển: Thành phần chủ yếu là sét bột màu xám xanh, xanh lơ, ở đáy có ít mùn thực vật. Trong thành phần có chứa hoá thạch biển + Phụ hệ tầng trên QIV3hh2 Trầm tích phụ hệ tầng này có nguồn gốc đầm lầy sau biển tiến và hầu như không gặp trong khu vực nội Thành Hà Nội. Thành phần là trầm tích sét bột, có ít cát đen chứa than bùn, thực vật bị bùn hoá, phân huỷ kém, trong trầm tích chứa tảo nước ngọt và hoá thạch biển. Chúng ít lộ ra, chủ yếu bị phủ bởi các bồi tích của hệ tầng thái bình, chiều dày biến đổi từ 0,5- 4m. 5. Thống Holoxen trên, hệ tầng Thái Bình QIV3tb Các trầm tích hệ tầng Thái Bình là những trầm tích trẻ nhất vùng và phân bố đều trên bề mặt nghiên cứu. Chúng có nguồn gốc bồi tích sông (aluvi) và được chia làm hai phụ hệ tầng: + Phụ hệ tầng dưới aQIV3tb Trầm tích của phụ hệ tầng có diện phân bố rộng, chiều dày 30m. Trầm tích của phụ hệ tầng được chia làm 4 tập theo sự tăng dần về kích thước hạt từ dưới lên gồm: - Tập1: Thành phần là cuội, sỏi, cát lẫn ít bột sét màu xám nâu nhạt. Bề dày của tập thay đổi từ 3-18 cm. - Tập 2: Thành phần là các bột, xám nhạt lẫn ít mùn thực vật, bề dày thay đổi từ 1-3m. - Tập 3: Thành phần là bột sét lẫn ít mùn thực vật, màu xám. Bề dày thay đổi 1-3m. - Tập 4: Trầm tích tập này có nguồn gốc hồ, đầm lầy. Thành phần trầm tích là sét lẫn ít mùn thực vật màu nâu xám, có chứa di tích ốc xoắn hiện đại. Tập này dày khoảng 1m và rất hiếm trong khu vực nghiên cứu. + Phụ hệ tầng trên aQIV3tb2 Các trầm tích của phụ hệ tầng có nguồn gốc aluvi hiện đại, phân bố trong khu vực bãi bồi và tướng lòng sông. Trầm tích của phụ hệ tầng được chia làm 2 tập. - Tập 1: Thành phần là cuội sỏi, cát lẫn ít bột sét màu vàng. Bề dày tập biến đổi từ 3-10m. - Tập 2: Thành phần là bột sỏi, cát lẫn ít bột sét màu nâu nhạt chứa ốc trai nước ngọt và mùn thực vật. Khoáng vật sét chủ yếu là Kaolinit, Hydromica và clorit. Chiều dày biến đổi từ 2-5m. Chương 2: Đánh giá điều kiện địa chất công trình cầu Nhật Tân. Dự án cầu Nhật Tân thuộc tuyến vành đai II - Thành phố Hà Nội, đã được thực hiện ở giai đoạn nghiên cứu khả thi. Công tác được tiến hành khảo sát địa chất công trình (ĐCCT) từ ngày 24 tháng 10 năm 2004 và kết thúc vào ngày30 tháng 11 năm 2004 với các nội dung sau: Xác định vị trí, cao độ các lỗ khoan được thực hiện tại hiện trường, bằng phương pháp toạ độ cực. Khoan 5 hố khoan thăm dò với phương pháp khoan xoay lấy mẫu có sử dụng dung dịch sét Bentonit và ống chống f 146 để dẫn hướng trong quá trình khoan. Tiến hành lấy mẫu thí nghiệm nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lí đặc trưng của đất nền với khoảng cách 2m/mẫu. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) với khoảng cách 2m/điểm. Khối lượng công tác được trình bày ở bảng dưới đây: Bảng 2.1 2.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo Cầu Nhật Tân dự kiến xây dựng bắc qua sông Hồng, tại phường Nhật Tân, quận Tây Hồ, Thành phố Hà Nội nối đường vành đai II - Thành phố Hà Nội với QL5 kéo dài thuộc địa phận huyện Đông Anh. Tuyến khảo sát nằm trong vùng địa hình đồng bằng Bắc Bộ nên địa hình tương đối bằng phẳng. Địa hình 2 bên bờ sông: Hai bên bờ sông được ngăn cách với sông Hồng bằng 2 bờ đê. Phía Hữu ngạn thuộc phường Nhật Tân - quận Tây Hồ, phía Tả ngạn thuộc huyện Đông Anh. Hai bên bờ là khu dân cư sinh sống đông đúc, các khu công nghiệp, trồng trọt và chăn nuôi như ruộng lúa, ruộng rau, vườn cây ăn quả, ao hồ thả cá. Địa hình khu vực 2 bên bờ bị chia cắt bởi các đường giao thông địa phương, các mương máng tưới tiêu của thuỷ lợi, các ao hồ chăn nuôi cá. Ở đây địa hình cũng luôn bị thay đổi do tác động của thiên nhiên và con người, cao độ địa hình thay đổi từ +6,59 đến 9.95m. Cấu tạo nên địa hình này là các trầm tích Đệ Tứ gồm: sét, sét pha, cát pha và cát. Địa hình thềm sông: Đây là khu vực bãi bồi nằm giữa đê và dòng sông, mùa khô không có nước, mùa lũ bị ngập nước, thềm phía Tả ngạn sông Hồng (thuộc huyện Đông Anh - Thành phố Hà Nội) là thềm bãi đang được bồi đắp tại khu vực khảo sát rộng khoảng 500m, cao độ địa hình thay đổi từ + 6,59m đến + 7,25m. Bề mặt địa hình tại đây hàng năm bị thay đổi do tác động của thiên nhiên mưa lũ và con người. Cấu tạo nên địa hình này là các trầm tích Đệ Tứ gồm: sét, sét pha, cát pha và cát. Địa hình lòng sông: Địa hình lòng sông Hồng (phần luôn bị ngập nước) tại khu vực khảo sát rộng khoảng 1200m, do dòng chảy không ổn định, do ảnh hưởng việc khai thác hút cát ở đáy sông nên dưới đáy sông không bằng phẳng, có những vũng sâu. Địa hình lòng sông tại khu vực khảo sát luôn bị thay đổi, có độ cao thay đổi từ - 2,50m đến + 4,00m. Thành tạo nên địa hình này là các trầm tích Đệ Tứ gồm: sét, sét pha, cát pha, cát. 2.2. Đặc điểm phân bố và tính chất cơ lí của các lớp đất Theo tài liệu khảo sát hiện trường và kết quả thí nghiêm trong phòng chia đất nền thành các lớp sau: Lớp 1: Lớp đất trồng trọt Gặp tại các lỗ khoan LC3 và LC4. Cao độ mặt lớp là cao độ tự nhiên thay đổi từ 9,42m (LC4) đến 9,72m (LC3). Chiều dày lớp là 0,5m . Lớp 2: Cát hạt trung màu xám vàng, nâu xám, trạng thái xốp Lớp này gặp tại các lỗ khoan LC1 và LC2. Cao độ mặt lớp là cao độ bề mặt lòng sông hiện tại và thay đổi từ - 0,06m(LC2) đến 2,54m(LC1). Chiều dày lớp thay đổi từ 8m (LC2) đến 12m(LC1), trung bình là 10m. Trong lớp này đã tiến hành lấy 5 mẫu thí nghiệm không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị N = 3. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.2 Bảng 2.2 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 2 - 1 P % 2,7 1 - 0,5 7,1 0,5 - 0,25 58,8 0,25 - 0,1 25,3 <0,1 6,1 2 độ ẩm tự nhiên w % 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 4 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 5 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 6 Góc ma sát trong j độ 29012' 7 Sức chịu tải độ qui ước R0 (kG/cm2) 1,50 8 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 3 Lớp 3: Sét màu xám nâu, nâu nhạt, trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp tại các lỗ khoan LC3 và LC4. Cao độ mặt lớp thay đổi từ 9,42m (LC4) đến 9,77m (LC3), chiều dày mặt thay đổi từ 4,20m (LC4) đến 3,00m (LC3), trung bình 3,60m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 3 mẫu nguyên trạng. Thí ngiệm SPT cho giá trị trung bình N = 5. Chỉ tiêu cơ lí được thể hiện ở bảng 2.3. Bảng2.3 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 thành phần hạt 0,5 - 0,25 P % 0,3 0,25 - 0,1 0,4 0,1 - 0,05 10,4 0,05 - 0,01 38,8 0,01 - 0,005 19,5 <0,005 30,6 2 Độ ẩm tự nhiên w % 35,0 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 1,85 4 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 1,37 5 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,74 6 Hệ số rỗng e0 % 0,998 7 Độ lỗ rỗng n % 50 8 Độ bảo hoà G % 96,2 9 Độ ẩm giới hạn chảy wL % 45,4 10 Độ ẩm giới hạn dẻo wP % 23,6 11 Chỉ số dẻo IP % 21,8 12 Độ sệt Is % 0,53 13 Góc ma sát trong w độ 13033' 14 Lực dính kết c (kg/cm2) 0,139 15 Hệ số nén lún a1 - 2 (cm2/KG) 0,05 16 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 80 17 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 1,0 18 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 5 Lớp 4: Sét màu xám nâu, nâu nhạt, trạng thái nửa cứng: Lớp này gặp ở lỗ khoan LC5, chiều dày trung bình lớp 6,9m. Trong lớp này đã tiến hành lấy 02 mẫu thí nghiệm nguyên trạng, thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 20. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.4 Bảng 2.4 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 1 - 0,5 P % 0,6 0,5 - 0,25 0,3 0,25 - 0,1 9,8 0,1 - 0,05 16,3 0,01 - 0,005 20,5 <0,005 52,5 2 Độ ẩm tự nhiên w % 29,0 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 1,93 4 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 1,51 5 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,73 6 Hệ số rỗng e0 % 0,832 7 Độ lỗ rỗng n % 45,2 8 Độ boả hoà G % 94,8 9 Độ ẩm giới hạn chảy wL % 45,3 10 Độ ẩm giới hạn dẻo wP % 22,2 11 Chỉ số dẻo IP % 23,1 12 Độ sệt Is % 0,30 13 Góc ma sát trong w độ 16o 01' 14 Lực dính kết c (kg/cm2) 0,185 15 Hệ số nén lún a1 - 2 (cm2/kG) 0,043 16 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 160 17 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 2,50 18 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 20 Lớp 5: Cát hạt nhỏ màu vàng xám, trạng thái rời Lớp này gặp tại các lỗ khoan LC3 và LC4. Cao độ mặt lớp thay đổi từ 5,22m (LC4) đến 6,77m (LC3), chiều dày lớp thay đổi từ 3,3m (LC4) đến 13,5m (LC3), trung bình là 8,0m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 05 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 5 Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.5 Bảng 2.5 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 0,5 - 0,25 P % 28,9 0,25 - 0,1 48,8 < 0,1 22,2 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 150 5 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 1,00 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 5 Lớp 6: Cát hạt nhỏ màu vàng xám, trạng thái chặt vừa bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC4. Cao độ mặt lớp là 1,92m , chiều dày lớp 4,7m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 01 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 15. Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.6. Bảng 2.6 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 0,5 - 0,25 P % 0,6 0,25 - 0,1 16,8 0,1 - 0,05 64,0 < 0,05 18,6 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 190 5 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 1,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 15 Lớp 7: Cát hạt nhỏ màu xám nâu, xám vàng,trạng thái chặt vừa bão hoà nước Lớp này gặp tại lỗ khoan LC2. Cao độ mặt lớp - 8,06m, chiều dày lớp 14m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 04 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 13. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.7. Bảng2.7 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 2 - 1 P % 1,2 1 - 0,5 1,1 0,5 - 0,25 23,3 0,25 - 0,1 42,9 < 0,1 31,2 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,67 3 Góc ma sát trong w độ 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 140 5 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 1,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 13 Lớp 8: Cát hạt trung màu xám, trạng thái chặt vừa bão hoà nước Lớp này gặp tại lỗ khoan LC5. Cao độ mặt lớp 0,79m, chiều dày lớp 4,2m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 02 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 17. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.8. Bảng2.8 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 2 - 1 P % 1,5 1 - 0,5 3,8 0,5 - 0,25 55,3 0,25 - 0,1 19,6 < 0,1 18,9 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 4 Mô đuyn tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 310 5 Cường độ qui ước R0 (kG/cm2) 2,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 17 Lớp 9: Sét màu loang lổ vàng, ghi, tím, trạng thái dẻo cứng Lớp này gặp tại lỗ khoan LC5. Cao độ mặt lớp -3,41m, chiều dày lớp 2,1m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 01 mẫu nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị N = 15. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.9. Bảng2.9 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 0,5 - 0,25 P % 1,0 0,25 - 0,1 1,3 0,1 - 0,05 12,7 0,05 - 0,01 18,5 0,01 - 0,005 17,0 < 0,005 49,5 2 Độ ẩm tự nhiên w % 30,4 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 1,91 4 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 1,46 5 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,71 6 Hệ số rỗng e0 % 0,856 7 Độ lỗ rỗng n % 46,1 8 Độ bão hoà G % 96,3 9 Độ ẩm giới hạn chảy wL % 47,5 10 Độ ẩm giới hạn dẻo wP % 24,0 11 Chỉ số dẻo IP % 23,4 12 Độ sệt Is % 0,27 13 Góc ma sát trong w độ 160 02' 14 Lực dính kết c (kG/cm2) 0,242 15 Hệ số nén lún a1 - 2 (cm2/kG) 0,023 16 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 102,6 17 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 2,00 18 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 15 Lớp 10: Sét pha màu nâu ghi, trạng thái dẻo cứng: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC5, cao độ mặt lớp - 5,5m, chiều dày lớp 9,4m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 03 mẫu nguyên dạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 15. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.10. Bảng2.10 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 0,5 - 0,25 P % 1,2 0,25 - 0,1 3,9 0,1 - 0,05 11,5 0,05 - 0,01 40,0 0,01 - 0,005 9,0 < 0,005 27,0 2 Độ ẩm tự nhiên w % 23,9 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 2,00 4 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 161 5 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,71 6 Hệ số rỗng e0 % 0,684 7 Độ lỗ rỗng n % 40,7 8 Độ bão hoà G % 94,7 9 Độ ẩm giới hạn chảy wL % 32,0 10 Độ ẩm giới hạn dẻo wP % 18,1 11 Chỉ số dẻo IP % 13,6 12 Độ sệt Is % 0,42 13 Góc ma sát trong w độ 16038' 14 Lực dính kết c (kG/cm2) 0,173 15 Hệ số nén lún a1 - 2 (cm2/kG) 0,018 16 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 230 17 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 1,5 18 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 15 Lớp 11: Cát hạt trung màu xám tro, kết cấu chặt, bão hoà nước: Lớp này gặp tại các lỗ khoan LC2 và LC3. Cao độ mặt lớp từ -22,06m đến -6,73m, chiều dày lớp thay đổi từ 4m (LC2) đến 12m (LC3), trung bình là 8,0m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 04 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho gía trị trung bình N = 30. Chỉ tiêu cơ lí của lớp này được thể hiện ở bảng 2.11. Bảng2.11 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giấ trị TB 1 Thành phần hạt 10 - 5 P % 2,9 5 - 2 1,5 2 - 1 2,6 1 - 0,5 2,0 0,5 - 0,25 51,5 0,25 - 0,1 31,3 < 0,05 18,9 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 3007' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 360 5 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) 2,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 30 Lớp 12: Cát hạt trung màu xám tro, trạng thái rời, bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC3. Cao độ mặt lớp -18,73m, chiều dày lớp 4,0m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 02 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho gía trị trung bình N = 9. Chỉ tiêu cơ lí của phụ lớp này được thể hiện ở bảng 2.12. Bảng2.12. TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá TTB 1 Thành phần hạt 10 - 5 P % 3,5 5 - 2 1,8 2 - 1 1,1 1 - 0,5 2,9 0,5 - 0,25 45,5 0,25 - 0,1 24,9 < 0,1 22,0 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 Góc ma sát trong w độ 3007' Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 140 Sức chụ tải qui ước R0 (kG/cm2) 1,50 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 9 Lớp13: Cát hạt trung màu xám tro, trạng thái chặt, bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC3. Cao độ mặt lớp -22,73m, chiều dày lớp 4,0m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 01 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 35. Chỉ tiêu cơ lí của lớp này được thể hiện ở bảng 2.13. Bảng 2.13 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 10 - 5 P % 1,5 5 - 2 2,5 2 - 1 1,8 1 - 0,5 46,2 0,5 - 0,25 25,6 < 0,25 21,8 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Hệ số rỗng e0 % 0,4 4 Góc ma sát trong w độ 3005' 5 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 380 6 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 3,5 7 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 35 Lớp14: Cát sỏi sạn màu xám tro, xám vàng, đôi chỗ lẫn cuội trạng thái chặt, bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC1. Cao độ mặt lớp -9,46m, chiều dày lớp 4,0m, trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 01 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 38. Chỉ tiêu cơ lí của lớp này được thể hiện ở bảng 2.14 Bảng2.14 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 6,5 20 - 10 15,8 10 - 5 10,0 5 - 2 12,0 2 - 1 4,5 1 - 0,5 5,7 0,5 - 0,25 10,5 0,25 - 0,1 13,0 < 0,1 22,0 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30010' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 400 5 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 4,0 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 38 Lớp 15: Cát sỏi sạn màu xám tro, xám vàng, đôi chỗ lẫn cuội trạng thái rất chặt, bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC1. Cao độ mặt lớp -13,46m, chiều dày lớp 7,0m, trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 02 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị N > 50. Chỉ tiêu cơ lí của lớp này được thể hiện ở bảng 2.15 Bảng 2.15 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trịTB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 5,9 20 - 10 16,4 10 - 5 9,5 5 - 2 11,3 2 - 1 3,8 1 - 0,5 6,6 0,5 - 0,25 12,5 0,25 - 0,1 11,2 < 0,1 22,8 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30012' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 420 5 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 4,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn PSPT b úa > 50 Lớp16: Cát sỏi sạn màu xám tro, xám vàng, đôi chỗ lẫn cuội trạng thái chặt, bão hoà nước: Lớp này gặp tại lỗ khoan LC1. Cao độ mặt lớp -20,46m, chiều dày lớp 8,0m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 03 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 36. Chỉ tiêu cơ lí của lớp này được thể hiện ở bảng 2.16 Bảng2.16 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 7,2 20 - 10 15,5 10 - 5 12,6 5 - 2 8,7 2 - 1 2,1 1 - 0,5 2,4 0,5 - 0,25 9,4 0,25 - 0,1 22,1 < 0,1 20,0 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30010' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 380 5 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 4,00 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 36 Lớp 17: Cát lẫn sỏi màu xám tro, xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt vừa, bảo hoà nước: Gặp tại các lỗ khoan LC4 và LC5. Cao độ mặt lớp thay đổi từ -2,78m (LC4) đến -14,91m(LC5), chiều dày lớp thay đổi từ 3,3m (LC4) đến 7,80m (LC5), trung bình 5,55m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 05 mẫu không nguyên trạng. Thí ngiệm SPT cho giá trị trung bình N = 24. Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.17. Bảng 2.17 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phân hạt 60 - 40 P % 2,4 40 - 20 10,2 20 - 10 9,5 10 - 5 7,9 5 - 2 7,0 2 - 1 3,4 1 - 0,5 4,5 5,0 - 0,25 11,2 0,25 - 0,1 22,1 < 0,1 21,8 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30019' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 540 5 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 5,00 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa Lớp 18: Cuội màu xám tro, xám vàng, xám trắng, trạng thái chặt, bảo hoà nước: Lớp này gặp tại các lỗ khoan LC4 và LC5. Cao độ mặt lớp thay đổi từ -22,71m (LC5) đến -6,08m (LC4), chiều dày lớp thay đổi từ 7,60m (LC5) đến 14,00m (LC4), trung bình 10,80m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 05 mẫu không nguyên trạng. Thí ngiệm SPT cho giá trị trung bình N = 38. Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.18. Bảng 2.18 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 60 - 40 P % 24,6 40 - 20 27,03 20 - 10 12,4 10 - 5 4,0 5 - 2 4,0 2 - 1 2,5 1 - 0,5 2,0 0,5 - 0,25 1,8 0,25 - 0,1 6,8 0,1 - 0,05 9,0 < 0,05 5,6 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 2,05 3 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 4 Góc ma sát trong w độ 30029' 5 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 600 6 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 7,00 7 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 38 Lớp 19: Cát hạt trung màu xám xanh, xám tro, xám vàng, trạng thái chặt, bảo hoà nước. Lớp này gặp tại lỗ khoan LC1. Cao độ mặt lớp - 28,46m, chiều lớp 4,00m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 02 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 40. Chỉ tiêu cơ của lớp đất được hiện ở bảng 2.19. Bảng 2.19 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 5 - 2 P % 5.1 2 - 1 1,1 1 - 0,5 2,4 0,5 - 0,1 56,02 0,1 - 0,05 17,70 < 0,05 17,0 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30019' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 420 5 Sưc chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 3,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 40 Lớp 20: Cát sỏi màu xám, trạng thái chặt vừa, bảo hoà nước. Lớp này gặp ở lỗ khoan LC4. Cao độ mặt lớp -20,08m, Chiều dày lớp 13,00m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 04 mẫu không nguyên trạng, thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 27. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.20. Bảng 2.20 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 13,9 20 - 10 7,8 10 - 5 6,6 5 - 2 3,2 2 - 1 2,2 1 - 0,5 4,2 0,5 - 0,25 30,6 0,25 - 0,1 13,5 <0,1 18,0 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30021' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) 400 5 Sức chịu tải qui ước R0 (kG/cm2) 3,50 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 27 Lớp 21 : Sỏi sạn lẫn cát màu xám vàng, xám xanh, xám trắng, trạng thái chặt, bảo hoà nước: Lớp này gặp ở lỗ khoan LC2. Cao độ mặt lớp -26,06m, chiều dày lớp 3,60m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 01 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình N = 49. Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.21. Bảng 2.21 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 14,4 20 - 10 26,0 10 - 5 7,9 5 - 2 9,3 2 - 1 3,2 1 - 0,5 4,4 0,5 - 0,25 13,8 0,25 - 0,1 9,3 < 0,1 11,7 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30028' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (KG/cm2) 5 5 Sức chịu tải qui ước R0 (KG/cm2) 4,00 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa 49 Lớp 22: Sỏi cuội lẫn cát màu xám vàng, xám xanh, xám trắng, trạng thái rất chặt, bảo hoà nước: lớp này gặp ở lỗ khoan LC3. Cao độ mặt lớp -26,73m, chiều dày lớp 13,00m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 04 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT cho giá trị N >50. Chỉ tiêu cơ lí của lớp được thể hiện ở bảng 2.22 Bảng2.22 TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị TB 1 Thành phần hạt 40 - 20 P % 31,6 20 - 10 15,5 10 - 5 25,8 5 - 2 11,3 2 - 1 3,7 1 - 0,5 1,9 0,5 - 0,25 3,8 0,25 - 0,1 4,2 < 0,1 2,5 2 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 3 Góc ma sát trong w độ 30030' 4 Mô đun tổng biến dạng E0 (KG/cm2) 600 5 Sức chịu tải quy ước R0 (KG/cm2) 5,00 6 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa >50 Lớp 23: Cuội sỏi màu xám, xám xanh, trạng thái rất chặt, bảo hoà nước: Lớp này gặp tại tất cả các lỗ khoan từ LC1 đến LC5. Cao độ mặt lớp thay đổi từ -39,73m (LC3) đến - 29,66m (LC2), chiều dày lớp chưa xác định, mà mới chỉ khoan xuyên vào lớp này với chiều dày thay đổi từ 6,19m (LC2) đến 10,0m (LC4), 12,0m (LC5), 15,35m (LC1) và 20,75m (LC3), chiều dày trung bình 12.90m. Trong lớp này đã tiến hành thí nghiệm 18 mẫu không nguyên trạng. Thí nghiệm SPT chogiá trị N >100. Chỉ tiêu cơ lí của lớp đất được thể hiện ở bảng 2.23 Bảng2.23. TT Chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trịh TB 1 Thành phần hạt 60 - 40 P % 22,38 40 - 20 30,36 20 - 10 23,00 10 - 5 8,60 5- 2 5,30 2 -1 1,40 1 - 0,5 1,20 0,5 - 0,25 3,20 0,25 -0,1 2,70 < 0,1 4,60 2 Khối lượng thể tích tự nhiên g (g/cm3) 2,1 3 Khối lượng riêng gs (g/cm3) 2,66 4 Góc ma sát trong w độ 370 5 Mô đuyn tổng biến dạng E0 (KG/cm2) 650 6 Cường độ qui ước R0 (KG/cm2) 8,00 7 Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn NSPT búa > 100 . 2.3. Thuỷ văn và địa chất thuỷ văn. - Đặc điểm thuỷ văn: Đoạn sông xây dựng cầu Nhật tân . Chế độ thuỷ văn ở đây chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ khí hậu miền Bắc Việt Nam. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 3 năm sau. Mực nước sông thay đổi theo mùa và chịu ảnh hưởng sự phân lũ của hồ chứa nước thuỷ điện Hoà Bình thông qua việc đóng mở các cửa xả lũ. Về mùa khô mực nước sông thường xuống thấp, về mùa mưa lũ ở thượng nguồn đổ về làm nước sông dâng cao, chảy xiết gây ngập úng, tại đây dòng chảy chính ở bờ phía Hữu Ngạn (thành phố Hà Nội) nên khu vực bờ sông phía này đã và đang bị xói lở. trong thời gian khảo sát đã lấy 01 mẫu nước sông tại vị trí tuyến cầu đi qua để phân tích thành phần hoá học và tính ăn mòn bêtông của nước. Mẫu nước sông Hồng được thể hiện bằng công thức Cuốclốp: Tên nước: Bicacbonat Canxi. Theo tiêu chuẩn đánh giá ăn mòn của nước trong xây xựng TCVN 3994-85, nước này không có tính ăn mòn đổi với kết cấu bêtông và bêtông côt thép. - Đặc điểm địa chất thuỷ văn: Dựa vào kết quả khoan khảo sát ĐCCT và các tài liệu thu thập được cho ta thấy nước dưới đất ở đây tồn tại trong các lớp cát pha, cát nhỏ, cát trung và cuội sỏi. Trong thời gian khảo sát, tại vị trí các lỗ khoan trên cạn đã quan trắc được mực nước ổn định thay đổi từ +5,43m (LĐ2) đến +9,47m (LC3), và đã lấy 01 mẫu nước dưới đất (trong lỗ koan LC5) để phân tích thành phần hoá học và tính ăn mòn của nước đổi với các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép. Mẫu nước trong lỗ khoan LC5, thể hiện bằng công thức Cuốclốp: Tên nước: Bicacbonat canxi. Theo tiêu chuẩn đánh giá ăn mòn của nước trong xây dựng TCVN 3994-85, nước này có tính ăn mòn Cacbonic ở mức độ yếu với các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. 2.4. Các hiện tượng địa chất động lực công trình + Hiện tượng trượt lở bờ sông. Trượt lở bờ sông Hồng trong địa bàn Hà Nội đã làm mất đi nhiều héc ta hoa mầu, đe dọa trực tiếp đến ổn định nhiều công trình công cộng, kho tàng trên bờ sông, thậm chí cả tính mạng con người. Các cơ quan chức năng có nhiều giải pháp như làm kè chắn chỉnh trị dòng… nhưng sạt lở vẫn tiếp diễn hàng năm. Về diện trượt lở bờ sông phát triển mạnh tại các khu vực lòng sông tiến sát vào bờ, mái dốc dựng đứng, như Liên Mạc, Phú Thượng, Lương Yên, Yên Mỹ ở bờ Hữu sông Hồng và Lõng La, Hải Bối, Xuân Canh, Bát Tràng ở bờ Tả sông Hồng. Các lớp sét pha, sét và sét pha bãi bồi thềm bậc I và bậc II bền vững hơn cả nếu so về quan hệ tác dụng với nước. Tỷ lệ chiều dày các lớp xen kẹp (cát pha, cát) với chiều dày chung của bờ sông càng lớn thì khả năng trượt lở bờ sông càng tăng. Một tác nhân nữa ảnh hưởng đến tốc độ sạt lở bờ có thể kể đến là sự hình thành các đới ảnh hưởng của các đứt gãy kiến tạo hoạt động dưới sâu, mà bản chất của nó là sự hình thành trong các lớp đất có bề mặt nằm trên đứt gãy kiến tạo hoạt động, các vùng dị thường ứng suất. Trong đới ảnh hưởng của các đứt gãy kiến tạo, đất đá rất nhạy cảm với các tác động bên ngoài, đó là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các quá trình địa chất động lực. Có thể cũng vì lý do đó mà một số đoạn bờ sông Hồng thuộc địa phận Hà Nội liên tục phải kè đi, kè lại nhiều lần mà bờ sông vẫn bị phá hủy. Tốc độ phá hủy bờ tại một số nơi do trượt lở bờ lên tới 13m/năm ở Liên Mạc, Phú Gia; 7m/năm ở Tranh Khúc, Võng La. Về thời gian, trượt lở bờ sông Hồng phát triển mạnh vào thời kỳ mưa lũ, khi mực nước lên cao và tốc độ dòng chảy lớn. Đặc biệt là sau khi nước lũ rút đi, mức nước sông hạ thấp, nước ngầm có chiều vận động từ trong ra sông. Mực nước ngầm ở vùng gần bờ sông cũng hạ xuống tương đối đột ngột, tạo nên những vùng “bị dỡ tải” ở ven bờ và quá trình sạt lở phát triển mạnh hơn. Như vậy, tham gia vào quá trình trượt lở bờ sông bao gồm rất nhiều yếu tố khác nhau, chúng thay đổi trong phạm vi nghiên cứu và có mối quan hệ nhân quả với nhau. Tổ hợp chung các yếu tố đó lại mỗi điểm sẽ quyết định mức độ phát triển quá trình trượt lở bờ tại điểm đó. + Hiện tượng động đất Trên địa phận khu vực Hà Nội và các vùng lân cận, phần lớn các trận động đất mạnh tập trung dọc các đứt gãy chính của trũng Hà Nội như đứt gãy Sông Lô, Sông Chảy. Qua tài liệu quan trắc của thủ đô Hà Nội trong nhiều năm (1930-1989) khu vực Hà Nội thuộc trung tâm động đất và chịu ảnh hưởng nhiều của tâm động đất lãnh thổ. Theo thống kê đo đạc được thì Hà Nội thuộc vùng động đất cấp 6-7. Đặc biệt năm 1981 đã có động đất cấp 8. Vì vậy, để đảm bảo cho các công trình hoạt động bình thường thì khi thiết kế xây dựng cần có các biện pháp kết cấu công trình thích hợp, tránh các ảnh hưởng của động đất. 2.5. Vật liệu khoáng tự nhiên: Để có cơ sở đánh giá khả năng cung cấp vật liệu xây dựng phục vụ cho việc thi công xây dựng cầu Nhật Tân, Thành phố Hà nội(giai đoạn TKKT), công tác điều tra mỏ vật liệu đã được tiến hành. Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cho thấy có 2 mỏ đá, 4 mỏ cát có thể phục vụ cho công trình: 4.5.1. Mỏ cát Lĩnh Nam. Mỏ này đã và đang được khai thác, nằm gần khu vực xây dựng cầu Thanh Trì. Trữ lượng của mỏ này khả lớn đủ cung cấp cho dự án. Cát ở đây được khai thác bằng cách hút từ dưới đáy sông Hồng lên bằng máy hút cát. Cát lấy từ mỏ được vận chuyển bằng đường bộ hoặc đường thuỷ. Cự ly vận chuyển đến công trình khoảng 18km. Kết quả thí nghiệm như sau: - Tên đất: Cát cấp phối xấu, màu xám xẫm, không có tính dẻo. - Dung trọng khô lớn nhất biến đổi từ 1,58 - 1,59 T/m3. - Độ ẩm tốt nhất biến đổi từ 17,5 - 18,0% - CBR biển đổi từ 9 - 20% 4.5.2. Mỏ cát ở xí nghiệp sửa chữa đường thủy. Mỏ cát này nằm ở gần khu vực xây dựng cầu Thanh Trì, ở đây gồm có 2 loại cát: + Loại cát được khai thác từ lòng sông Hồng, loại cát này giống cát ở mỏ Lĩnh Nam. + Loại cát được khái thác từ lòng sông Lô và được vận chuyển đến đây bằng đường thuỷ. Trữ lượng của mỏ này chưa đánh giá được chính xác nhưng đủ cung cấp cho dự án, cát ở đây được vận chuyển bằng đường bộ hoặc đường thuỷ, cự ly vận chuyển đến công trình khoang 20 km Kết quả thí nghiệm của mỏ này như sau: - Tên đất: Cát cấp phối tốt, màu vàng, không có tính dẻo. - Dung trọng khô lớn nhất biển đổi từ 1,80 - 1,80 T/m3 - Độ ẩm tốt nhất biển đổi từ 12.0 - 12.2%. CBR biển đổi từ 20,5 - 31,0% 4.5.3. Mỏ cát Dương Hà. Mỏ này nằm ở xã Dương Hà, huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội, cạnh sông Đuống, trữ lượng mỏ này tương đối lớn đủ cung cấp cho dự án. Cát được khai thác bằng cách hút từ dưới lòng sông Đuống. Cát từ mỏ này được vận chuyển bằng đường bộ. Cự ly vận chuyển đến công trình là 35km. Kết quả thi nghiệm như sau: - Tên đất: Cát cấp phối xấu lẫn bụi, mầu xám sẫm, không có tính dẻo. - Dung trọng khô lớn nhất biến đổi từ 1,36 đến 1,65T/m3. - Độ ẩm tốt nhất biến đổi từ 15,2 đến15,7%. - CBR biến đổi từ11 đến 21%. 4.5.4. Mỏ cát An Đinh. Mỏ cát này nằm ở gần cầu Đuống, Gia Lâm, Hà Nội và nằm gần mỏ cát Hà Dương. Ở đây gồm 2 loại cát: + Loại cát được khai thác từ lòng sông Đuống. Loại cát này cũng có đặc điểm giống cát ở mỏ Dương Hà. + Loại cát được khai thác từ lòng sông Lô và được vận chuyển đến đây bằng đường thuỷ. Kết quả thí nghiệm như sau: - Tên đất: Cát cấp phối tốt lẫn sỏi sạn , màu vàng xanh, không có tính dẻo. - Dung trọng khô lớn nhất là 1,84T/m3. - Độ ẩm tốt nhất biến đổi từ 10%. - CBR biến đổi từ 20,5 đến 32,5%. Trữ lượng của mỏ này có thể cung cầp đủ cho dự án. Điều kiện khai thác vận chuyển rất thuận tiện. Cát lấy từ đây được vận chuyển bằng đường bộ. Cự ly vận chuyển đến công trình là 30km. 4.5.5. Mỏ đá Miếu Môn. Mỏ này thuộc Tân Vinh, Lương Sơn, Hoà Bình được xí nghiệp Thái Thịnh khai thác và quản lí. Đây là mỏ đá vôi, màu xám sẫm. Xung quanh mỏ còn có nhiều mỏ đá nhỏ cũng khai các loại đá tương tự. Trữ lượng của mỏ này lớn đủ cung cấp cho dự án. Điều khiện khai thác và vận chuyển rất thuận tiện. Đá từ đây được vận chuyển bằng đường bộ. Cự ly vận chuyển đến công trình khoảng 40km. 4.5.6. Mỏ đá Kiện Khê. Mỏ đá này thuộc Châu Sơn, Kim Bảng, Phủ Ly, Hà Nam (gần nhà máy xi măng Bút Sơn) và được xí nghiệp đá Phủ Ly thuộc liên hiệp đường sắt Việt Nam khai thác và quản lí. Đây là mỏ đá vôi, màu xám sẫm, tại mỏ đá này có 4 máy nghiền đá với công suất mỗi máy 200T/ngày. Trữ lượng của mỏ đá này khá lớn, đủ cung cấp cho dự án. Điều kiện khai thác và vận chuyển rất thuận tiện. Đá từ đây được vận chuyển bằng đường bộ. Cự ly vận chuyển đến công trình khoảng 50km. 2.6. Kết luận và kiến nghị. Do mỏ đá ở xa nên giá thành vận chuyển lớn dẫn đến chi phí cho công trình cao. Trong khi đó lại có các mỏ vất liệu ở gần, giá thành chi phí vận chuyển ít mà có thể dùng để đắp nền đường được nên chúng tôi tiến hành điều tra các mỏ cát. Tất cả các mỏ vật liệu nêu trên đều có điều kiện khai thác và vận chuyển rât thận tiện. Hơn nũa trữ lượng của các mỏ này cũng lớn đủ cung cấp cho dự án. Chất lượng đã được kiểm chứng là tốt, đảm bảo chất lượng cho việc xây dựng công trình. Khi thi công nền đường đầu cầu, kiến nghị nên dùng cát ở các mỏ Lĩnh Nam, Dương Hà làm vật liệu đắp. Khi xây dựng cầu, kiến nghi nên sử dụng 2 mỏ đá Miếu Môn, Kiện Khê và cát ở mỏ cát Anh Định, cát ở xí nghiệp sửa chữa Đường Thuỷ. CHƯƠNG 3: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH. Vấn đề ĐCCT là những vấn đề bất lợi về mặt ổn định khi xây dựng và sử dựng công trình, phát sinh do điêu kiện ĐCCT không đáp ứng được điệu kiện xây dựng (làm việc của công trình). Vấn đề ĐCCT mang tính chủ quan phát sinh liên quan đến hoạt động xây dựng công trình cụ thể. Do vậy, khi xây dựng công trình cần phải đánh giá và dự báo những bất lợi đối với công trình, từ đó tìm ra biện pháp hạn chế hoặc ngăn ngừa các bất lợi đó. Đối với công trình cầu Nhật Tân khi xây dựng và sử dụng có thể phát sinh các vấ đề ĐCCT sau: + Vấn đề xâm thực lòng sông + Vấn đề ổn định của trụ và mố cầu 3.1. Đánh giá khả năng phát sinh các vấn đề ĐCCT 3.1.1. Vấn đề xâm thực: Khi xây dựng cầu sẽ làm cho dòng sông thu hẹp lại, làm cho vận tốc của dòng chảy tăng lên, làm phát sinh xâm thực sâu ở dưới dòng sông. Nếu chiều sâu xâm thực vượt quá chiều sâu đặt móng trụ và mố cầu thì sẽ mất ổn định cho cầu. Do vậy cần xác định lượng xâm thực để thiết kế cầu cho an toàn. Thường móng trụ và mố cầu phải thiết kế sâu hơn chiều sâu xâm thực lớn nhất của dòng chảy ít nhất là 2 m. Lượng xâm thực thêm của dòng chảy do xây dựng cầu bao gồm lượng xâm thực chung và lượng xâm thực cục bộ ở tại trụ và mố cầu. Lượng xâm thực thêm chung là lượng xâm thực xảy ra trên toàn bộ dòng sông, chủ yếu phụ thuộc vào chế độ thuỷ văn của sông và sự thay đổi tiêt diện dòng sông được tính theo công thức sau: (3 - 1) Trong đó: : Lượng xâm thực thêm chung (m). H : Chiều sâu mực nước sông H = 6.3m. B1 : Chiều rộng của lòng sông trước khi xây dựng B1 = 1437.0 m. B2 : Chiều rộng của lòng sông sau khi xây dựng B2 = 1389,7 m. B2 = B1 - Chiều rộng 9 trụ (9*4.3 = 47,3m) Thay số vào (3 - 1). = 0,21m Lượng xâm thực cục bộ xảy ra khi xây dựng cầu, mực nước ở thượng lưu dâng lên làm tốc độ dòng chảy ở hạ lưu tăng, cùng với sự thay đổi hướng dòng chảy sự chênh lệch áp xâm thực cục bộ chỉ xảy ra ở các vị trí trụ cầu ở phía hạ lưu. Lượng xâm thực cục bộ được tính theo công thức sau: (3 - 2) h2 =P*Htb (3 - 2a) Trong đó: Lượng xâm thực cục bộ sau khi xây dựng (m). h2 : Lượng xâm thực cục bộ lớn nhất (m). H: Chiều sâu mực nước sông, H = 6.3m. V1 : Vận tốc dòng chảy chính trong lòng sông, V1= 3.5m/s V0 : Vận tốc dòng chảy cho phép lớn nhất không gây ra hiện tượng xâm thực trầm tích lòng sông, V0= 0.7m/s P : Hệ số kinh nghiệm, P =1.2 n : Hệ số phụ thuộc vào hình dáng trụ và hướng tác dụng của dòng chảy lên mặt trụ, n = Thay số vào (3 - 2a). h2 =1,2 . 6,3= 11,3 m Thay số vào (3 - 2). Dh2 = 11,3 - 6,3 = 5,0 m Lượng xâm thực sau khi xây dựng xong cầu: Dh = Dh1+ Dh2 = 0,21 + 5,0 = 5,21 m Khi thiết kế móng cầu nhất thiết phải bố trí móng sâu hơn so với chiều sâu xâm thực lòng sông ít nhất là 2.00m. Sông Hồng là con sông lớn nhất miền Bắc nước ta, về mùa mưa lũ ở thượng nguồn đổ về làm nước sông dâng cao chảy xiết, tại đây dòng chảy chính ở bờ phía Hữu ngạn (Thành phố Hà Nội) nên khu vực bờ sông phá này đã và đang xói lở. Để giữ sông khỏi bị xỏi lở và phá hoại, phải có các biện pháp chống xỏi lở, kể cả những biện pháp có tính chất đề phòng cần trồng cỏ hai bên bờ và xây dựng các công trình nắn dòng, làm giảm xói lở của hai bờ sông. 3.1.2. Vấn đề ổn định của trụ và mố cầu: Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, trong nền đất sẽ xuất hiện ứng suất. Nếu tải trọng tăng dần thì đến một lúc nào đó, trong đất sẽ xuất hiện các mặt trượt do ứng suất tiếp gây ra. Vượt quá tải trọng đó thì nền đất sẽ bị phá huỷ, công trình mất ổn định. Vì vậy vấn đề đặt ra là phải xác định tải trọng giới hạn của công trình với tải trọng đó nền đất còn làm việc an toàn. Khi thiết kế công trình, tuỳ thuộc quy mô tải trọng, tầm quan trọng của công trình, người thiết kế có thể xác định hai trị số tải trọng giới hạn. Nếu tải trọng thiết kế của công trình P PIIgh nền đất bị phá hoại và hoàn toàn mất khả năng chịu tải. PIIgh gọi là tải trọng giới hạn ổn định 3.2. Đánh giá các vấn đề ĐCCT. Căn cứ vào cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu, qui mô tải trọng, đặc điểm công trình ta chọn lớp 23 làm lớp tựa cọc. Lớp 23 là lớp cuội, trạng thái rất chặt gặp trong tất cả các lỗ khoan. Chiều dày lớp chưa xác định, chiều dày khoan được thay đổi từ 6,19m(LC2) đến 10,0m(LC4), 12,0m(LC5), 15,35m(LC1) và 20,75m(LC3). Giá trị N30 >50, R0 = 8,0 kG/cm2, E0 = 650 kG/cm2. Dựa vào mặt cắt ĐCCT và sơ đồ bố trí công trình thăm dò ta chọn địa tầng hố khoan LC1 làm cơ sở tính toán cho trụ cầu chính (nhịp hộp 130m), LC5 làm cơ sở tính toán cho trụ cầu dẫn (nhịp dầm 50m). 3.2.1 - Tính toán cho trụ cầu chính Trụ cầu chính cầu Nhật Tân được thiết kế với tải trọng thẳng đứng tại trụ Ntd = 3800(T), tải trọng ngang Pn = 120(T), mô men uốn M = 1200 (Tm) Địa tầng hố khoan LC1 theo thứ tự từ trên xuống: Lớp số 2: Cát vừa màu xám tro trạng thái xốp, bảo hoà nước, dày 8,0m, N30 = 3, gs = 2,66 g/cm3 , j = 29012', E0 = 200 kG/cm2, R0 = 1,50 kG/cm2. Lớp số 14: Cát Sạn màu xám tro, trạng thái chặt, dày 4,0m, N30 = 38, gs = 2,67 g/cm3, j = 30010', E0 = 400 kG/cm2, R0 = 4,0 kG/cm2. Lớp số 15: Cát sỏi đôi chỗ lẫn cuội, màu xám, trạng thái rất chặt, bảo hoà nước, dày 7,0m N30 >50, gs = 2,66 kG/cm2, j = 30012', E0 = 420 kG/cm2, R0 = 4,50 kG/cm. Lớp số 16: Sỏi màu xám tro, trạng thái chặt, bảo hoà nước, dày = 7,0m, N30 = 36, gs = 2,66, j = 30010', E0 = 350 kG/cm2, R0 = 4,0 kG/cm2 Lớp số 19: cát vừa màu xám xanh, trạng thái chặt, bảo hoà nước. Dày 4,00m, N30 = 40; j = 30019', E0 = 420 kG/cm2; R0 = 3,50kG/cm2. Lớp số 23: Cuội màu xám vàng, xám xanh, trạng thái rất chặt, bảo hoà nước. Dày 15,35m; N30 = 100; gw = 2,1 g/cm3; E0 = 650 kG/cm2; R0 =8,0kG/cm2; j = 370 3.2.1.1. Chọn loại cọc, chiều sâu đặt cọc và đài cọc. Căn cứ và cấu trúc địa chất nền khu vực nghiên cứu, để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật ta chọn phương án cọc khoan nhồi có đường kính d = 1.2m, bê tông mác 300#, thép dọc chịu lực 10 thanh f 20 A - IICT5 cọc được chống vào lớp cuội, kết cấu rất chặt (lớp 23). Cao độ đáy dài - 3,46m, cao độ mũ cọc - 37,46m, cọc cắm vào lớp 23 là 5,0m, Cọc cắm vào đài là 1,0m, chiều dài cọc là 34,0m. Độ sâu chôn đài là 6,0m 3.2.1.2. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc. + Xác định sức chiụ tải của cọc theo vật liệu làm cọc (PVL ): Sức chịu tải của cọc nhồi được xác định theo công thức (3-3) PVL= j (m1. m2. RbFb + RaFa) (3-3) Trong đó: j - Hệ số uốn dọc của cọc, j lấy = 1. m1- Hệ số điều kiện làm việc, m1 = 0,85. m2- Hệ số làm việc kể đến ảnh hưởng của biện pháp thi công, m2= 0,7 Ra- Cường độ tính toán của cốt thép, với loạ thép A-II lấy Ra= 28000T/m2 Fa - Diện tích tiết diện cốt thép (m2), tính theo công thức (3-3a) Rb - Cường độ tính toán của bê tông, Rb = 1300T/m2 Fa - Diện tích tiết diệncủa bê tông (m2), tính theo công thức (3-3b) Diện tích tiết diện cốt thép: Fa = P R2 (3-3a) Fa = 3,14 . (0,001)2 = 0,0031( m2) Diện tích tiết diện bê tông: Fb = P R2 (3-3b) Fb = 3,14 . (0,6)2 = 1,13 (m2) Sức chịu tải của cọc: Thay số vào công thức (3-3): PVL = 1 . (0,85 . 0,7 . 1300 . 0,003 + 28000 . 1,13) = 954,8 (T) + Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của đất nền Pđn: Sức chịu tải của cọc theo công thức (3-3): Pđn = m (mRRF + U fi li) (3-3) Trong đó: m - Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1,0 mR- Hệ số điều kiện làm việc của đất, mR = 1 R - Sức chịu tải tính toán của đất dưới mũi cọc, R được xác định theo công thức(3-3a) R= 0,65b(g,I dA0K + aghB0K) (3-3a) Trong đó: a,b, A0K, B0K - Xác định theo bảng (5-7) nền và móng, 0.74;0.18;108;185 F - Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc, F = 1,13 (m2) U - Chu vi tiết diện ngang cọc, U = 3,14 . 1,2 = 3,77 (m) li - Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc fi - Cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc (Bảng 2 - 20TCN 21 - 86) bảng 5 - 3 Nền và móng. g,I - Khối lượng thể tích tự nhiên của đất ở chân cọc. g,I = 2,1 kG/cm3 gI - Khối lượng thể tích trung bình của đất tính từ mũi cọc lên, gI = 1,95 kG/cm3 d - Đường kính của cọc. 1,2 m h - độ sâu tính toán từ mặt đất thiên nhiên đến cao trình đáy cọc 40,0 m Thay số vào công thức (3-3a): R =0,65 . 0,18 (2,1 . 1,2 . 108 + 0,74 . 1,95 . 40 .185) = 1281,2 (kG/cm2) Để tính Sfili theo qui phạm ta phải chia đất nền trong phạm vi chiều dài cọc thành các lớp phân tố đồng nhất có bề dày không quá 2,0 m. kết quá tính toán được trình bày ở bảng 3.1 Bảng 3.1 Thứ tự lớp Độ sâu TB lớp chia (m) Li (m) fi(T/m2) fili 2,00 2,00 0,48 0,96 4,00 2,00 0,48 0,96 Lớp số 2 6,00 2,00 0,48 0,96 8,00 2,00 0,48 0,96 10,00 2,00 0,48 0,96 12,00 2,00 0,48 0,96 Lớp số 14 14,00 2,00 0,52 1,04 16,00 2,00 0,52 1,04 17,75 1,75 0,75 1,31 Lớp số 15 19,5 0 1,75 0,75 1,31 21,25 1,75 0,75 1,31 23,00 1,75 0,75 1,31 Lớp số 16 25,00 2,00 0,86 1,72 27,00 2,00 0,86 1,72 39,00 2,00 0,86 1,72 31,00 2,00 0,86 1,72 lớp số 19 33,00 2,00 0,94 1,88 35,00 2,00 0,94 1,88 Lớp số 23 36,70 1,70 1,10 1,87 38,40 1,70 1,10 1,87 40,00 1,6 1,10 1,76 S 25,48 Thay số vào công thức (3-3): Pđn= 1(1 . 1281,2 . 1,13 + 3,77 . 25,48) = 1543,8 (T) + Xác định sức chịu tải cảu cọc theo giá trị SPT. áp dụng công thức cọc khoan nhồi của Nhật Bản (TCXD -205.19980): PSPT = Trong đó: a -Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công, với cọc khoan nhồi a = 15 Na- Giá trị SPT của đất dưới mũi cọc, Na = 100 F - Diện tích tiết diện cọc Ns - Giá trị SPT của đất cát xung quanh cọc, Ns = 36 Ls -Chiều dài đoạn cọc trong đất cát, Ls = 34m C - Lực dính Lc - Chiều dài đoạn cọc trong đất sét d - Dường kính cọc Thay số vào công thức trên ta có: PSPT = = 1026,5 (T) So sánh ba giá trị ta thấy Pđn > PSPT > PVL, Chọn sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc để tính toán, PVL = 954.8 (T) 3.2.1.3. Xác định kích thước đài cọc, số lượng cọc bố trí trong đài. + xác định kích thước đài cọc Móng cọc ở đây là móng cọc đài thấp, tải trọng thẳng đứng tại trụ Ntd = 3800(T), tải trọng ngang Pn = 120(T), mô men uốn M = 1200 (Tm). Theo quy phạm khoảng cách giữa các cọc > 3d, d là đường kính cọc. Với công trình này chọn khoảng cách giữa các trục của cọc = 3d, khi đó ứng suất trung bình dưới đáy đài được tính theo công thức (3- 4) Ptb = (3- 4) Ptb = = 73,67 (T/m2) Xác định diện tích đài cọc, tính theo công thức (3-5) Fđ = (3-5) Trong đó: Ptc - Tải trong tiêu chuẩn truyền xuống mỗi đài, Ptc =3800 (T) n - Hệ số vượt tải, n =1.1 - Trọng lượng thể tích trung bình của đầi và đát trên đài, = 2,2 (T/m3) h - Chiều sâu chôn đế đài, h = 6,0m Thay số vào công thức (3-5): Fđ = = 64,2 (m2) Lấy Fđ = 66,25m2. + Xác định số lượng cọc (nc). Số lượng cọc được xác định theo công thức (3- 6) nc = (3- 6) Trong đó: m - Hệ số kể đến sự lệch tâm tải trọng công trình, m =1,5 Pđ - Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài, Pđ = gtb Fđ h Pđ = 2,2 . 66,25 . 6 = 874,5 (T) Thay số vào công thức (3-6): nc = = 7,3 (cọc) Số lượng cọc trong đài lấy tròn 8 cọc. + Bố trí cọc trong đài: Theo qui phạm khoảng cách giữa các cọc đứng phải ≥3d, đối với móng trụ cầu khoảng cách từ mép đài đến mép ngoài dãy cọc biên phải > 0.25m. Đối với công trình này ta chọn cách bố trí cọc trong đài như hình 3.1 5.3m 0.85 0.85 10.8m 0.85 12.5m Hình 3.1 + Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Khi móng chịu lực lệch tâm thì xảy ra hiện tượng một số cọc trong móng chịu tải trọng lớn và một số khác chịu tải trọng bé. Vì vậy phải tiến hành kiểm tra tải trọng tác dụng đối với cọc chịu nén theo công thức (3-8) P0max ≤ PVL (3-8) P0max - Tải trọng tác dụng lên đỉnh cọc chịu nén lớn nhất, được xác định theo công thức (3 - 9) P0max = (3-9) Trong đó: PH - Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài PH = Ptc + Pđ = 3800 + 954,8 = 4754,8 (T) n - Số lượng cọc trong đài, n = 8 cọc. M - Tổng mô men của tải trọng ngoài so với trụ đi qua trọng tâm của các tiết diện tại đáy đài, M = 1200 + (120 . 2) = 1440 Tm. x - Khoảng cách từ tâm cọc đến tâm đài theo chiều có lực lệch tâm, x =1.8m xi - Khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến tâm đài. Thay số vào công thức (3 - 9) ta có: P0max = = 727,68 (T) So sánh điều kiện ở công thức (3 - 8) ta thấy: P0max = 727,68 (T) < PVL = 954,8 (T) Cọc hoạt động bình thường. + kiểm tra sức chịu tải của đất nền. Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, người ta coi đài cọc, cọc và các phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, phạm vi móng khối quy ước được xác định bằng góc a và được tính theo công thức (3-10) a = (3-10) jtb - Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất nền tính từ mũi cọc lên, được xác định theo công thức sau: jtb = = = 30,6 = 30036' Qua tính toán có giá trị của = 1224 Trong đó: ji - Góc ma sát trong của lớp đất thứ i li - Chiều dày của lớp đất thứ i Thay các giá trị vào công thức (3-10) ta có: a = Diện tích móng khối quy ước được tính theo công thức (3-11) Fqư =(A + 2Ltga)(B + 2Ltga) (3-11) Trong đó: A,B- Khoảng cách mép ngoài của hàng cọc biên đối diện nhau theo chiều dài và chều rộng móng, A = 12,50m; B =5,30m a - góc mở mong khối qu ước, a = 7039' L - Chiều dài cọc tính từ đáy móng xuống, L =34m Thay số vào công thức (3-11) Fqư = (12,5 + 2 . 34 . 0,134)(5,3 + 2 . 34 . 0,134) = 21,6 . 14,4 = 311m2 Ứng suất lớn nhất và bé nhất tại đáy móng qui ước tính theo công thức(3-12): (3-12) Trong đó: N - Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối qui ước, N = PH + PC PH - Tải trọng thẳng đứng đến đáy đài, PH = 4754.8 (T) PC - Tải trọng của cọc và đất gữa cọc PC = gcFqưL = 2,2 . 311 . 34 = 23262,8 (T) N = 4754,8 + 23262,8 = 28017,6 (T) gc - Khối lượng thể tích của cọc và đất gữa cọc, gc = 2,2T/m3 Fqư - Diện tích đáy móng khối qui ước, Fqư = 311m2 L - Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc, L = 34m wm - Mômen chống uốn của diện tích đáy móng khối qui ước wm = = Tm a - Chiều dài móng khối qui ước, a = 21,6m b - Chiều rộng móng khối qui ước, b = 14,4m Thay các giá trị vào công thức (3-12) ta có: úmax = (T/m2) úmim = (T/m2) Sức chịu tải tính toán của đất nền tại móng khối qui ước được tính theo công thức (3-13) R = (3-13) Trong đó: m - Hệ số điều kiện làm việc của đất nền và của công trình. m =1 A,B,D - Các hệ số tra bảng phụ thuộc và góc ma sát trong của đất, j = 370, A = 1,96; B = 8,85; D = 10,39 g - Khối lượng thể tích đất dưới đáy móng, g = 2,1(T/m3) g' - Khối lượng thể tích đất trên đáy móng, g' = 2,2 (T/m3) c - Lực dính của đất b - Chiều rộng móng, b = 14,4m h - Chiều sâu chôn móng, h = 40m Thay các giá trị vào công thức (3-13) ta có: R =1(1,96 . 14,4 . 2,1 + 8,85 . 40 . 2,2 + 0) = 838 (T/m2) Kiểm tra cường độ đất nền theo điều kiện : 91,37 < 1,2 . 838 = 90,35 < 838 + Kiểm tra độ lún của móng khối quy ước. Để tính toán độ lún cho móng khối quy ước ta sử dụng phương pháp phân tầng lấy tổng. Chia đất nền thành các lớp phân tố có chiều dày = 0.5m Tính áp lực truyền xuống đáy móng ta áp dụng công thức sau: P = = 90,1 (T/m2) áp lực gây lún giới hạn: Pgl = P - gtb . h = 90,1 - (2,2 . 40) = 2,1 (T/m2) ứng sất phụ thêm được tính theo công thức sau: Ppt = Pgl . K0 K0 -Hệ số tra bảng phụ thuuộc l / b và Z / b ứng suất bản thân của đất tính theo công thức: úbt = g h + g z Pbt = 40 . 2,2 = 88 T/m2 Qua tính toán ta thấy tại đáy mong khối quy ước Pgl < 0,2Pbt, nên chiều dày vùng hoạt động nén ép = 0. Độ lún cuối cùng rất nhỏ không đáng kể, công trình hoàn toàn ổn định dài lâu. Sơ đồ móng khối qui ước được thể hiện ở hình 3.2. 40m 14.4m 21,6m Hình3.2 Kết luận: Việc chọn giải pháp móng cho trụ cầu chính cầu Nhật Tân, với móng cọc khoan nhồi đường kính cọc f 1.2m, chiều dài cọc 34m, cọc được tựa lên lớp 23(lớp cuội sỏi), như phần ĐCCT đã đề cập, sau khi kiểm toán các vấn đề ĐCCT cho phép khẳng định rằng công trình hoàn toàn ổn định. 3.2.2 - Tính toán cho trụ cầu dẫn Trụ cầu dẫn cầu Nhật Tân thiết kế với tải trọng thẳng đứng tại trụ Ntd = 2000(T), tải trọng ngang Pn = 120(T), mô men uốn M = 1200 (Tm). Địa tầng hố khoan LC5 theo thứ tự từ trên xuống: Lớp số 4: Sét màu nâu nhạt, trạng thái dẻo cứng, bề dày lớp = 6.9m, N30 = 20, gS = 2,73 g/cm3; gw = 1,3g/cm3 ; E0 = 160kG/cm2 ; R0 = 2,50 kG/cm2 ; j =16001 Lớp số 8: Cát vừa, trạng thái chặt vừa bảo hoà nước, dày 4,2m ; N30 = 17 ; gS =2,66 g/cm3 ; E0 = 310 kG/cm2 ; R0 = 2,50 kG/cm2 ; j = 30010' ; gw = 2,0g/cm3 Lớp số 9: Sét trạng thái dẻo cứng; dày 2,1m ; N30 =15 ; gs = 2,71 kG/cm3 , E0 = 120 kG/cm2 ; R0 = 2,0 kG/cm2, gw= 1,9 g/cm3, j = 16002', c = 0,242kG/cm2 Lớp số 10: Sét pha, trạng thái dẻo cứng, dày = 9,4m, N30 = 15, gs = 2,71kG/cm3 ; E0 = 230 kG/cm2 ; R0 = 1,50 kG/cm2 ; j = 16038' ; gw = 2,0 g/cm3 ; c = 0,173 kG/cm2 Lớp số 17: Cuội trạng thái chặt vừa, bảo hoà nước. Dày 7,80m ; N30 = 24 ; gw = 2,05g/cm3 ; j = 30019' ; E0 = 540 Kg/cm2 ; R0 = 5,0Kg/cm2. Lớp số 18: Cuội màu xám vàng, xám xanh, trạng thái chặt, bảo hoà nước. Dày 7,6m ; N30 = 34 ; gw = 2,1 g/cm3 ; E0 = 600 Kg/cm2 ; R0 = 7,0Kg/cm2 ; j = 30019' Lớp 23: Cuội trạng thái rất chặt, dày 12m, N30 > 100 ; gw = 2,1g/cm3 ; j = 370 gs = 2,66 g/cm3 ; E0 = 650 kg/cm2 ; R0 = 8,0 kg/cm2 3.2.2.1. Chọn loại cọc, chiều sâu đặt cọc và đài cọc. Căn cứ và cấu trúc địa chất nền khu vực nghiên cứu, để đảm bảo các yều cầu về kinh tế và kỹ thuật ta chọn phương án cọc khoan nhồi có đường kính d = 1.2m, bê tông mác 300#, thép dọc chịu lực 10 thanh f 20 A - IICT5 cọc được chống vào lớp cuội, kết cấu rất chặt (lớp 23). Cao độ đáy dài 2,69m, cao độ mũ cọc - 32,31m, cọc cắm vào lớp 23 là 2,0m, Cọc cắm vào đài là 1,0m, chiều dài cọc là 35,0m. Độ sâu chôn đài là 5,0m. 3.2.2.2. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc. + Xác định sức chiụ tải của cọc theo vật liệu làm cọc (PVL ): Sức chịu tải của cọc nhồi được xác định theo công thức (3-14) PVL= j (m1 . m2 . RbFb + RaFa) (3-14) Trong đó: j - Hệ số uốn dọc của cọc, j lấy = 1 m1- Hệ số điều kiện làm việc, m1 = 0,85 m2- Hệ số làm việc kể đến ảnh hưởng của biện pháp thi công, m2=0,7 Ra- Cường độ tính toán của cốt thép, với loạ thép A-II lấy Ra= 28000T/m2 Fa - Diện tích tiết diện cốt thép (m2), tính theo công thức (3-14a) Rb - Cường độ tính toán của bê tông, Rb = 1300T/m2 Fb - Diện tích tiết diệncủa bê tông (m2), tính theo công thức (3-14b) Diện tích tiết diện cốt thép: Fa = P R2 (3-14a) Fa = 3,14 . (0,001)2 = 0,0031( m2) Diện tích tiết diện bê tông: Fb = P R2 (3-143b) Fb = 3,14 . (0,6)2 = 1,13 (m2) Sức chịu tải của cọc: Thay số vào công thức (3-14): PVL = 1 . (0,85 . 0,7 . 1300 . 0,003 + 28000 . 1,13) = 954,8 (T) + Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ chịu tải của đất nền Pđn: Sức chịu tải của cọc theo công thức (3-15): Pđn = m (mRRF + U fi li) (3-15) Trong đó: m - Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1,0 mR- Hệ số điều kiện làm việc của đất, mR = 1 R - cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc, R được tính theo công thức(3-15a) R= 0.65b(g,I dA0K + aghB0K) (3-15a) Trong đó: a,b,A0K, B0K - Xác định theo bảng (5-7) nền và móng, 0.74; 0.18;108;185 F - Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc, F = 1,13 (m2) U - Chu vi tiết diện ngang cọc, U = 3,14 . 1,2 = 3,77 (m) li - Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc fi - Cường độ tính toán của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc, fi = 1 g,I - Khối lượng thể tích tự nhiên của đất ở dưới chân cọc, g,I = 2,1 kG/cm3 gI - Khối lượng thể tích trung bình của đất từ chân cọc trở lên, gI = 1,85 kG/cm3 d - Đường kính của cọc, d = 1,2 m h - độ sâu tính toán từ mặt đất thiên nhiên đến cao trình đáy cọc, h = 40,0 m Thay số vào công thức (3-15a): R =0,65 . 0,18 (2,1. 1,2 . 108 + 0,74 . 1,90 . 40 . 185) = 1249,2(KG/cm2) Để tính Sfili theo qui phạm ta phải chia đất nền trong phạm vi chiều dài cọc thành các lớp phân tố đồng nhất có bề dày không quá 2,0 m. kết quá tính toán được trình bày ở bảng 3.2 Bảng 3.2 Tên lớp độ sâu TB lớp chia (m) Li (m) fi (T/m2) fili Lớp 4 1,75 3,50 5,25 7,00 1,75 1,75 1,75 1,75 0,42 0,42 0,42 0,42 0,74 0,74 0,74 0,74 Lớp 8 8,4 9,8 11,2 1,40 1,40 1,40 0,46 0,46 0,46 0,64 0,64 0,64 Lớp 9 13,3 2,1 0,48 1,00 Lớp 10 15,18 17,06 18,94 20,72 22,60 1,88 1,88 1,88 1,88 1,88 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 Lớp 17 24,5 1,95 0,94 1,83 26,5 1,95 0,94 1,83 28,45 1,95 0,94 1,83 30,40 1,95 0,94 1,83 Lớp 18 32,30 34,20 36,10 38,00 1,90 1,90 1,90 1,90 0,99 0,99 0,99 0,99 1,88 1,88 1,88 1,88 Lớp 23 40,00 2,00 1,10 2,2 åfili 25,92 Thay số vào công thức (3-15): Pđn= 1(1. 1249,2. 1,13 + 3,77.25,92) = 1509,3 (T) + Xác định sức chịu tải của cọc theo giá trị SPT. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức (3-16), áp dụng công thức cọc khoan nhồi của Nhật Bản (TCXD -205.19980): PSPT = (3-16) Trong đó: a -Hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công, với cọc khoan nhồi a = 15 Na- Giá trị SPT của đất dưới mũi cọc, Na = 100 F - Diện tích tiết diện cọc, F = 1,13 m2 Ns - Giá trị SPT của đất cát xung quanh cọc, Ns = 45 Ls - Chiều dài đoạn cọc trong đất cát, Ls = 21,6 m c - Lực dính, c = 1,1Kg/cm2 Lc - Chiều dài đoạn cọc trong đất sét, Lc = 18,4 m d - Dường kính cọc, d = 1,2 m Thay số vào công thức (3-16) ta có: PSPT = = 956,9 (T) So sánh ba giá trị ta thấy Pđn > PSPt > PVL, Chọn sức chịu tải của cọc theo giá trị SPT để tính toán, PVL = 954,8 (T) 3.2.2.3. Xác định kích thước đài cọc, số lượng cọc bố trí trong đài. + xác định sơ bộ kích thước đài cọc Móng cọc ở đây là móng cọc đài thấp, tải trọng thẳng đứng tại trụ Ntd = 2000(T), tải trọng ngang Pn = 120(T), mô men uốn M = 1200 (Tm). Theo quy phạm khoảng cách giữa các cọc > 3d, d là đường kính cọc. Với công trình này chọn khoảng cách giữa các trục của cọc = 3d. khi đó ứng suất trung bình dưới đáy đài được tính theo công thức (3- 17) Ptb = (3- 17) Ptb = = 73,7 (T/m2) Xác định sơ bộ diện tích đài cọc, tính theo công thức (3-18) Fđ = (3-18) Trong đó: Ptc - Tải trong tiêu chuẩn truyền xuống mỗi đài, Ptc =2000 (T) n - Hệ số vượt tải, n =1,1 - Trọng lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài, = 2,2 (T/m3) h - Chiều sâu chôn đế đài, h = 5,0m Thay số vào công thức (3-18): Fđ = = 32,5 (m2) Lấy Fđ = 32,5 m2. + Xác định số lượng cọc trong đài (nc). Số lượng cọc được xác định theo công thức (3- 19) nc = (3- 19) Trong đó: m - Hệ số kể đến sự lệch tâm tải trọng công trình, m =1,5 Pđ - Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài, Pđ = gtb Fđ h Pđ = 2,2 . 32,5 . 5 = 321,2 (T) Thay số vào công thức (3-19): nc = = 3,4 (cọc) Số lượng cọc trong đài lấy tròn 4 cọc. + Bố trí cọc trong đài: Theo qui phạm khoảng cách giữa các cọc đứng phải ≥3d, đối với móng trụ cầu khoảng cách từ mép đài đến mép ngoài dãy cọc biên phải > 0,25m. Đối với công trình này ta chọn cách bố trí cọc trong đài như hình 3.3 Hình 3.3 2,6m 0.85m 10.80m 0.85m 12.50m + Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Khi móng chịu lực lệch tâm thì xảy ra hiện tượng một số cọc trong móng chịu tải trọng lớn và một số khác chịu tải trọng bé. Vì vậy phải tiến hành kiểm tra tải trọng tác dụng đối với cọc chịu nén theo công thức (3-21) P0max ≤ PVL (3-21) P0max - tải trọng tác dụng lên đỉnh cọc chịu nén lớn nhất, được xác định theo công thức (3 - 22) P0max = (3-22) Trong đó: PH - tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài PH = Ptc + Pđ = 2000 + 357,5 = 2357,5 (T) n - số lượng cọc trong đài, n = 4 cọc. M - tổng mô men của tải trọng ngoài so với trụ đi qua trọng tâm của các tiết diện tại đáy đài, M = 800 + (120 . 4) = 1280 (Tm) x - khoảng cách từ tâm cọc đến tâm đài theo chiều có lực lệch tâm, x =1,8m xi - khoảng cách từ tâm cọc thứ i đến tâm đài, xi =1,8 m Thay số vào công thức (3 - 22) ta có: P0max = = 826,3 (T) So sánh điều kiện ở công thức (3 - 22) ta thấy: P0max = 826,3 (T) < PVL = 954,8 (T) Cọc hoạt động bình thường. + kiểm tra sức chịu tải của đất nền. Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc, người ta coi đài cọc, cọc và các phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, phạm vi móng khối quy ước được xác định bằng góc a và được tính theo công thức (3-23) a = (3-23) jtb - Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất nền tính từ mũi cọc lên jtb = = = 24,1 = 2406' Trong đó: ji - Góc ma sát trong của lớp đất thứ i li - Chiều dày của lớp đất thứ i Thay các giá trị vào công thức (3-23) ta có: a = Diện tích móng khối quy ước được tính theo công thức (3-24) Fqư =(A + 2Ltga)(B + 2Ltga) (3-24) Trong đó: A,B- Khoảng cách mép ngoài của hàng cọc biên đối diện nhau theo chiều dài và chều rộng móng, A = 12,50m ; B = 2,6m a - góc mở mong khối qu ước, a = 601'48" L - Chiều dài cọc tính từ đáy móng xuống, L = 35m Thay số vào công thức (3-24) Fqư = (12,5 + 2 . 35 . 0,106)(2,6 + 2 . 35 . 0,106) = 20,1 . 10 = 201m2 Ứng suất lớn nhất và bé nhất tại móng đáy qui ước tính theo công thức(3-25): (3-25) Trong đó: N - Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối qui ước, N = PH + PC PH - Tải trọng thẳng đứng đến đáy đài, PH = 2357,2 (T) PC - Tải trọng của cọc và đất gữa cọc PC = gcFqưL = 2,2 . 201 . 35 = 15477 (T) N = 2357,2 + 15477 = 17834,2 (T) gc - Khối lượng thể tích của cọc và đất gữa cọc, gc = 2,2T/m3 Fqư - Diện tích đáy móng khối qui ước, Fqư = 196m2 L - Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc, L = 35m wm - Mômen chống uốn của diện tích đáy móng khối qui ước wm = = Tm a - Chiều dài móng khối qui ước, a = 20,1 m b - Chiều rộng móng khối qui ước, b = 10 m Thay các giá trị vào công thức (3-25) ta có: úmax = (T/m2) úmim = (T/m2) Sức chịu tải tính toán của đất nền tại móng khối qui ước được tính theo công thức (3-26) R = (3-26) Trong đó: m - Hệ số điều kiện làm việc của đất nền và của công trình, m = 1 A,B,D - Các hệ số tra bảng phụ thuộc và góc ma sát trong của đất, j = 370 ; A = 1,96 ; B = 8,85 ; D = 10,39 g - Khối lượng thể tích đất dưới đáy móng, g = 2,1(T/m3) g' - Khối lượng thể tích trung bình đất trên đáy móng, g' = 2,2 (T/m3) c - Lực dính của đất, c = 0,37kG/cm2 b - Chiều rộng móng khối, b = 9,75 m h - Chiều sâu chôn móng, h = 40m Thay các giá trị vào công thức (3-26) ta có: R =1(1,96 .10. 2,1 + 8,85 . 40 . 2,2 + 0,37 . 10,39) = 822,7 (T/m2) Kiểm tra cường độ đất nền theo điều kiện : 89,7 < 1,2 . 822,7 = 88,7 < 822,7 + Kiểm tra độ lún của móng khối quy ước. Để tính toán độ lún cho móng khối quy ước, ta chọn phương pháp phân tầng lấy tổng, chia đất nền thành các lớp phân tố có chiều dày = 0,5m áp lực truyền xuống đáy móng được tính theo công thức: P = = 88,7 (T/m2) Ta có áp lực gây lún: Pgl = P - Pbt Pbt = g . h = 2,2 . 40 = 88 (T/m2) Pgl = 88,7 - 88 = 0,7 (T/m2) Qua tính toán ta thấy tại đáy móng khối quy ước Pgl < Pbt rất nhiều, điều đó cho thấy chiều dày vùng hoạt động nén ép = 0. Độ lún cuối cùng không đáng kể, công trình hoàn toàn ổn định Sơ đồ móng khối qui ước được thể hiện ở hình 3.4 40m 10m 20,10m Hình 3.4 Kết luận: Việc chọn giải pháp móng cho công trình cầu Nhật Tân, với móng cọc khoan nhồi đường kính cọc f 1,2m; chiều dài cọc 35 m, cọc được tựa lên lớp 23 (lớp cuội sỏi), như phần ĐCCT đã đề cập, sau khi kiểm toán các vấn đề ĐCCT cho phép khẳng định rằng công trình hoàn toàn ổn định. PHẦN THIẾT KẾ VÀ DỰ TRÙ Chương 4: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình I. Luận chứng nhiệm vụ thiết kế: Công trình cầu Nhật Tân khảo sát ĐCCT ở giai đoạn nghiên cứu khả thi với 05 lỗ khoan thăm dò tổng cộng là 259.89 m song song với quá trình khoan đã tiến hành lấy 129 mẫu đất thí nghiệm (12 mẫu nghiên dạng, 117 mẫu không nghiên dạng), đã lấy 02 mẫu nước(01 mẫu nước sông và 01 mẫu nước ngầm . Công tác thí nghiệm ngoài trời cũng đã được tiến hành với 129 điểm thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT tại tất cả các lỗ khoan, kết hợp với kết quả khoan thăm dò xác định chính xác ranh giới giữa các lớp đất. Thí nghiệm trong phòng với toàn bộ mẫu đã lấy để xác định một số chỉ tiêu cơ lí của các lớp đất nền, thí nghiệm phân tích mẫu nước xác định thành phần hoá học nhằm đánh giá khả năng ăn mòn bê tông của nước. Công tác khảo sát ở giai đoạn nghiên cứu khả thi(NCKT) đã đưa ra được kết luận quan trọng về điều kiện ĐCCT như đặc điểm về địa hình, địa mạo, cấu trúc thung lũng sông, điều kiện ĐCTV khu vực xây dựng công trình. Nhưng vì điều kiện địa chất công trình biến đổi khá phức tạp, số lượng công trình thăm dò chưa đủ đảm bảo đánh giá chính xác điều kiện ĐCCT phục vụ cho tính toán thiết kế kỹ thuật tại các vị trí mố, trụ cầu, chưa đánh giá đầy đủ tính ăn mòn bê tông của nước ngầm đối với bê tông. Do đó phải tiến hành khảo sát thiết kế giai đoạn thiết kế kỹ thuật(TKKT). Nhiệm vụ đặt ra trong giai đoạn này là làm sáng tỏ cấu trúc địa chất. Đặc điểm thung lũng sông, xác định chính xác hơn nữa ranh giới các lớp đất , xác định các chỉ cơ lí của lớp đất, xác định sự phân bố của các tầng chứa nước, chiều sâu mực nước dưới đất, thành phần hoá học và tính chất vật lí của nước dưới đất. Công tác khảo sát ở giai đoạn này nhằm cung cấp tài liệu điều kiện ĐCCT chính xác vị trí các móng trụ, mố cầu và tại các công trình bảo vệ (công trình nắn dòng) để phụ vụ cho thiết kế. Để thực hiện tốt nhiệm vụ đề ra, căn cứ vào kế quả khảo sát công trình của giai đoạn NCKT, yêu cầu của công tác khảo sát ĐCCT giai đoạn TKKT, thiết bị vật tư hiện có, trong giai đoạn này sẽ tiến hành một số dạng công tác sau: Công tác thu thập tài liệu Công tác trắc địa công tác khoan thăm dò Công tác lấy mẫu thí nghiệm Công tác thí nghiệm trong phòng Công tác thí nghiệm ngoài trời Công tác chỉnh lí viết bảo cáo II. Thiết kế các dạng công tác khảo sát ĐCCT 4.1. Thu thập tài liệu,viết phương án 4.1.1. Mục đích Công tác này nhằm thu thập các kết quả ở giai đoạn trước, tận dụng để giảm bớt khối lượng công tác khảo sát ở giai đoạn tới. Ngoài ra, công tác thu thập tài liệu còn là cơ sở để thiết kế khảo sát ĐCCT, chỉnh lí tài liệu khảo sát ĐCCT mới, rút ngắn thời gian chỉnh lí tài liệu. 4.1.2. Nội dung tài liệu thu thập. Công tác thu thập tài liệu phải tiến hành khẩn trương ngay sau khi nhận nhiệm vụ khảo sát. Các tài liệu phải đảm bảo đầy đủ, chính xác, rõ ràng. +) Các tài liệu thu thập gồm: Tài liệu về khí tượng thuỷ văn, dân cư kinh tế, giao thông của khu vực khảo sát. Tài liệu về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của khu vực. Tài liệu về kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lí của đất, thành phần tính chất của nước mặt, nước ngầm. Bản báo cáo thuyết minh về điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của công trình. Các tài liệu kết cấu, tải trọng dự kiến của công trình xây dựng. +) Bản vẽ thu thập gồm: Cột trầm tích Đệ Tứ Thành phố Hà Nội Bản vẽ và mặt cắt địa chất công trình Sơ đồ bố trí công trình thăm dò Sơ đồ vị trí công trình cầu Các hình trụ lỗ khoan 4.1.3. Phương pháp tiến hành Công tác thu thập tài liệu bằng phương pháp đọc, ghi chép và can vẽ. 4.2. Trắc địa 4.2.1. Mục đích Công tác trắc địa nhằm đưa công trình thăm dò từ sơ đồ bố trí công trình ra ngoài thực địa một cách chính xác. Ngược lại sau khi thi công xong, xác định lại cao độ, toạ độ các điểm thăm dò ngoài thực địa và đưa chúng trở lại sơ đồ. 4.2.2. Khối lượng Khối lượng công tác trắc địa thực hiện được ghi trong bảng 4.1. Bảng 4.1 4.2.3. Phương pháp tiến hành + Đưa các điểm khoan, xuyên từ sơ đồ ra thực địa Để đưa các điểm thăm dò từ sơ đồ bố trí các công trình thăm dò ra ngoài thực địa, tôi đề nghị sử dụng phương pháp đo bằng máy kinh vĩ. Dựa vào các mốc trắc địa là các hố khoan của giai đoạn trước hoặc các mốc trắc địa quốc gia có trong khu vực khảo sát để bố trí thành mạng lưới tam giác, từ mốc này sẽ xác định được toạ độ các điểm đo. Cách tiến hành như sau: Giả sử cần xác định điểm C. Dùng máy kinh vĩ đặt tại A ngắm về B{A, B là các mốc trắc địa quốc gia có trong vùng nghiên cứu hoặc các mốc trắc địa của các hố khoan ở giai đoạn trước, có toạ độ A(XA, YA, HA )và B(XB, YB, HB)}, sau đó quay một góc a1 hợp với đường thẳng AB với hướng điểm khảo sát. Sau đó đặt máy tại B ngắm về A và quay đi một góc a2 hợp với đường AB và BC (a1, a2 được xác định trên bản đồ). Giao hội giữ hai điểm đó chính là điểm C ngoài thực địa. A S2 C a1 a2 S1 B Hình 4.1 + Xác định toạ độ, cao độ các điểm thăm dò và đưa cúng lên sơ đồ Xác định toạ độ Giả sử muốn xác định toạ độ C, ta cung dung máy kinh vĩ, sử dụng phương pháp toạ độ vuông góc. Dựa vào hai mốc trắc địa cũ là hố khoan hoặc mốc chuẩn quốc gia có trong vùng là A và B, đặt máy tại A(B)ngắm về phía B(A). Sau đó quay ống kính về C ta được góc a1(a2), đo khoảng cách SAC, SBC từ A(B) đến C. Góc phương vị của BC được xác định theo công thức: aBC = aAB + a2 +-1800 Với aAB là góc phương vị của đoạn AB aAB A a1 C a2 aBC SBC B Hình 4.2 Toạ độ hố khoan C(X,Y) được xác định theo công thức: X = XB + SBC* sinaBC Y = YB + SBC* cosaBC Trong đó: XB, YB : Toạ độ hố khoan hoặc toạ độ chuẩn quốc gia SBC : khoảng cách từ mốc trắc địa cũ đến hố khoan C, được xác định bằng dây Inva Xác định cao độ hố khoan Để xác định cao độ các hố khoan, dùng máy thuỷ bình. Cách tiến hành như sau: Đặt máy tại điểm C nằm giữa hai điểm Avà B (hình 2.3). Dựng hai mia tại hai điểm A và B. Sau khi cân máy, ngắm về phía mia đặt tại A đọc số ghi trên mia (i), quay ống kính vè phía mia đặt tại B đọc số ghi trên mia (j) từ đó xác định độ chênh cao tại haib điểm A và B là: hAB = i -j Cao độ các điểm thăm dò được xác định theo công thức: HB = HA - hAB Trong đó: HA - Cao độ hố khoan hoặc mốc chuẩn quốc gia A hAB - Chênh cao giữa hai điểm Avà B i j HB HA A B Hình 4.3: Sơ đồ xác định vị trí hố khoan 4.2.3. Chỉnh lí tài liệu Trong quá trình tất cả các số liệu đều được ghi vào số nhật kí. Sau mỗi ngày làm việc đều phải tiến hành chỉnh lí, kiểm tra lại. Kết thúc quá trình đo phải kiểm tra lại một lần nữa. độ chính xác của phép đo phải đảm bảo theo tiêu chuẩn hiện hành. kết thúc công tác phải bàn giao đầy dủ khối lượng cho chủ phương án. 4.3. Khoan thăm dò 4.3.1. Mục đích Khoan là một dạng công tác rất quan trọng và rất cần thiết trong khảo sát ĐCCT. Kết quả công tác khoan có độ chính xác cao nên được sử dụng rộng rãi hầu hết trong các giai đoạn khảo sát. Trong giai đoạn khảo sát TKKT, công tác khoan được tiến hành nhằm mục đích nghiên cứu địa tầng, thành phần thạch học, chiều dày và ranh giới địa tầng của các lớp đất, xác định mức độ ổn định của nước dưới đất. Lấy các loại mẫu để xác định tính chất cơ lí, các mẫu nước để phân tích thành phần hoá học, đánh giá khả năng ăn mòn bê tông của nước. Kết hợp thí nghiệm hiện trường. 4.3.2. Nguyên tắc bố trí mạng lưới, chiều sâu thăm dò Nguyên tắc chung bố trí mạng lưới khoan thăm dò khảo sát ĐCCT là phải đảm bảo nghiên cứu đầy đủ nhất các yếu tố của điều kiện ĐCCT với khối lượng khảo sát ít nhất. Khi bố trí mạng lưới khoan phải dựa vào giai đoạn khảo sát, loại qui mô công trình, mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT phạm vi khảo sát. Mạng lưới khoan thăm dò của tuyến cầu thường do vị trí mố, trụ cầu quyết định. Với công trình cầu Nhật Tân các hố khoan được bố trí theo tuyến tim cầu, khoảng cách giữa các hố khoan thăm dò 50m cho nhịp cầu dẫn và 130m cho nhịp cầu chính. Như vậy các hố khoan thăm dò ở công trình này được bố trí đúng vị trí tim trụ và mố cầu. Chiều sâu khoan thăm dò được quyết định bởi mục đích nghiên cứu, tuỳ từng trường hợp cụ thể để quyết định. Dựa vào tài liệu ĐCCT đã thu thập được ở giai đoạn trước, tôi dự kiến tựa cọc vào lớp cuội sỏi (lớp 23) đối với tất cả các trụ và các mố. Theo quy phạm chiều sâu thăm dò phải vượt qua vùng hoạt động nén ép của công trình từ 3m đến 5m. 4.3.3. Khối lượng khoan thăm dò Trong giai đoạn trước đã thăm dò 5 lỗ khoan với tổng khối lượng là 259,89m, giai đoạn này dự kiến tiến hành khảo sát 62 lỗ, tận dụng 5 lỗ của giai đoạn trước. Vậy chỉ còn 57 lỗ: Tổng số mét khoan dự kiếm cho 57 lỗ . 50m = 2850m 4.3.4. Chọn phương pháp và máy khoan Căn cứ vào tài liệu ĐCCT của giai đoạn NCKT, chiều sâu thiết kế hố khoan, vị trí công trình thăm dò và các thiết bị hiện có ta chọn phương pháp khoan xoay lấy mẫu, loại máy khoan XJ - 100 của Trung Quốc. 4.3.5. Cấu trúc hố khoan điển hình Số hiệu lớp Độ sâu (m) Chiều dày(m) Thiết minh địa tầng Cấu trúc lỗ khoan Lớp 1 0,50 0,5 Đất trồng trọt f130 f127 f110 f91 Lớp 2 4,70 4,20 Sét trạng thái dẻo mền Lớp 3 8,00 3,30 Cát nhỏ, rời rạc Lớp 4 12,70 4,70 Cát nhỏ, chặt vừa Lớp 5 16,00 3,30 Cuội lẫn cát, chặt vừa Lớp 6 30,00 14,00 Cuội lẫn cát, rất chặt Lớp 7 43,00 13,00 Cuội sỏi, chặt vừa Lớp 8 50,00 7,00 Cuội, rất chặt 4.3.6. Kỹ thuật thi công khoan Đối với công trình cầu Nhật Tân điều kiện làm việc vừa trên khô vừa dưới nước. Với các lỗ khoan trên khô trước khi thi công phải san nền bằng phẳng để có mặt bằng thuận lợi trong quá trình thi công, với các lỗ khoan dưới nước có phương tiện nổi như phao phà, xà lan để bắc gian khoan. Trước khi khoan phải chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, kiểm tra thiết bị khoan và dụng cụ phòng hộ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị máy móc trong quá trình làm việc. Tiến hành khoan theo đúng quy trình kỹ thuật khoan, thực hiện phương pháp khoan xoay lấy mẫu. Mở lỗ khoan bằng mũi khoan f130mm, vừa khoan vừa xoay hạ ống chống f127mm đến độ sâu dự kiến, sau đó hạ cấp đường kính mũi khoan f110 để khoan tiếp và chống thành vách lỗ khoan bằng dung dịch bentonit đến 43m, rồi hạ tiếp cấp đường kính mũi khoan f91, khoan tiếp cho đến độ sâu yêu cầu. Trong quá trình khoan khi đến độ sâu lấy mẫu thì phải dừng lại để tiến hành đóng mẫu hoặc lấy mẫu nước, hoặc tiến hành thí nghiệm hiện trường. 4.3.7. Theo dõi, mô tả khoan Công việc theo dõi mô tả khoan phải giao cho người có kinh nghiệm thực tế. Khi theo dõi cần xác định chính xác chiều sâu khoan, loại đất đang khoan để xác định ranh giới địa tầng, chiều sâu lấy mẫu, chiều sâu thí nghiệm ngoài trời, phát hiện mực nước xuất hiện và những dị thường địa chất. Quá trình theo dõi khoan, yêu cầu phải mô tả chi tiết cụ thể và chính xác. Cần phải nêu rõ những đặc trưng cơ bản của đất như thành phần, mầu sắc, vật lẫn, trạng thái, độ chặt kiến trúc, cấu tạo, mức độ nứt nẻ vỡ vụn, mức độ phong hoá...Nhật kí khoan cần phải được ghi chép ngay tại hiện trường, làm đến đâu ghi đến đó. Nhật kí khoan được ghi theo mẫu sau: Công trình.................................... Đơn vị khảo sát.................................. Kí hiệu hố khoan......................... Người theo dõi khoan......................... Lí trình hố khoan......................... Người kiểm tra................................... Cao trình miệng lỗ khoan............ Ngày khởi công.................................. Độ sâu kết thúc............................ Ngày hoàn thành................................. Thời gian làm việc Tên công việc chiều sâu hiệp khoan (m) tỉ lệ lấy mẫu % Thứ tự lớp độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) Hình trụ lỗ khoan Mô tả đất đá thí nghiệm SPT Mẫu thí nghiệm 4.3.8. Đề phòng sự cố và an toàn lao động Do điều kiện thi công phức tạp, để đảm bảo an toàn lao động trong quá trình khoan. Trước khi triển khai phố biến đề cương, nhắc nhớ cán bộ công nhân viên chấp hành nghiên chỉnh quy trình kỹ thuật khoan. Phải thường xuyên kiểm tra máy móc thiết bị, phương tiện làm việc trên sông, các dụng cụ an toàn lao động. 4.3.9. Chỉnh lí tài liệu Từ kết quả khoan, tiến hành chỉnh lí kiểm tra độ sâu, độ dày, lập hình trụ cho từng lỗ khoan. Trên hình trụ phải xác định rõ ranh giới giữa các lớp đất đá, mô tả chi tiết đất đá, thể hiện đầy đủ các kết quả thí nghiện ngoài trời và một số thông tin cần thiết khác. 4.4. lấy mẫu 4.4.1. Mẫu lưu trữ 4.4.1.1. Mục đích Lấy mẫu lưu trữ nhằm mục đích lưu lại địa tầng hố khoan, để so sánh đổi chiếu trong quá trình chỉnh lí tài liệu, ngoài ra còn là căn cứ nghiệm thu công tác khoan và kiểm tra khi cần thiết. 4.4.1.2. khoảng cách lấy mẫu Mẫu đất được lấy ở các vị trí khác nhau theo chiều sâu hố khoan. Khoảng cách lấy mẫu từ 0,50m - 0,75m, trong đó ít nhất một lớp phải có một mẫu đại diện. 4.4.1.3. Phương pháp lấy và bảo quản mẫu Khối lượng mẫu lấy từ 200g - 300g. Mẫu lấy xong cho vào các hộp gỗ có chia thành các ô nhỏ theo thứ tự chiều sâu để bảo quản, mẫu phải được bọc gói và dán phiếu mẫu cẩn thận. Trên phiếu mẫu cần ghi rõ, đầy đủ các thông tin như: Tên công trình, số hiệu hố khoan, chiều sâu lấy mẫu, mô tả, ngày tháng lấy mẫu. 4.4.2. Mẫu thí nghiệm 4.4.2.1. Mục đích Nhằm mục đích xác định thành phần vật chất, đặc điểm, cấu tạo, trạng thái, thành phần hạt và các tính chất cơ lí của đất. 4.4.2.2. Khoảng cách lấy mẫu Mẫu đất gồm hai loại: - Mẫu không nguyên trạng: Là mẫu còn giữ nguyên trạng thái và kết cấu tự nhiên của đất. Mẫu nguyên trạng thường được lấy trong các loại đất dính. Theo tiêu chuẩn nghành TCN 259-2000. khi khảo sát ĐCCT, trong mỗi hố khoan, mỗi lớp đất ít nhất phải lấy 01 mẫu thí nghiệm, nếu lớp có chiều dày > 2m thì có thể lấy từ 2-3 mẫu, số mẫu cần lấy trong một lớp đất (một đơn nguyên ĐCCT) tối thiếu là 6 mẫu để đảm bảo đưa vào thống kê xác định các giá trị đặc trưng. Mẫu lấy thường có kích thước: Dường kính > 90mm; chiều dài từ 200-220mm; mẫu nén 3 trục từ 500-550mm. - Mẫu không nguyên trạng: mẫu không nguyên trạng thường được lấy trong đất rời với khối lượng từ 1,5 - 2,0kg 4.4.2.3. Khối lượng mẫu Căn cứ tiêu chuẩn ngành TCN 259 - 2000. Trong giai đoạn này dự kiến khối lượng mẫu thí nghiệm: 1425 mẫu Trong đó: - Dự kiến số mẫu thí nghiệm nguyên trạng: 155 mẫu - Dự kiến số mẫu thí nghiệm không nguyên trạng: 1270 mẫu Khi thí nghiệm phải loại bỏ 10% do điều kiện khách quan, chủ quan. 4.4.2.4. Phương pháp lấy mẫu Đối với mẫu nguyên trạng: khi khoan đến độ sâu cần lấy mẫu thì dừng khoan, vét sạch đáy hố khoan, dùng ống mẫu ép hay đóng xuống 40 - 50cm sau đó cắt mẫu và lấy lên (chiều sâu đóng mẫu không được vượt quá chiều dài ống mẫu). Mẫu lấy xong cho và hộp tôn hay ống nhựa cứng có kích thước tương ứng, đậy nắp cẩn thận quẩn vải màn tẩm parafin hoặc băng dính polime. Trong hộp để 01 thẻ mẫu lên đầu trên, ngoài hộp dán 1 thẻ mẫu. Mẫu được đóng chung một thùng, chèn cẩn thận và để nơi khô mát, mẫu nên đưa về phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt. Đối với mẫu không nguyên trạng: Được lấy từ lưỡi khoan hay ống mẫu xuyên tiêu chuẩn. Mẫu lấy xong cho vào túi đựng kín để giữ nguyên độ ẩm của đất, trong đó cũng phải có thẻ mẫu như mẫu nguyên trạng. Nội dung thẻ mẫu theo mẫu sau. Mẫu thí nghiệm số.......... Công trình................................................................ Số hiệu lỗ khoan....................................................... Độ sâu lấy mẫu: từ..........đến.................................... Mô tả đất đá.............................................................. .................................................................................. Ngày lấy mẫu........................................................... Đơn vị khảo sát........................................................ Người lấy mẫu.......................................................... 4.4.2.5. Bảo quản và vận chuyển Quá trình vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm, khi vận chuyển lên xuống xe phải nhẹ nhàng cẩn thận tránh va đập mạnh, đổ vỡ. Thời gian từ khi lấy mẫu đến khi thí nghiệm không được để lâu quá nửa tháng. 4.4.3. Mẫu nước 4.4.3.1. Mục đích Lấy mẫu nước nhằm mục đích xác định tính chất vật lí, thành phần hoá học của nước dưới đất và nước mặt để có cơ sở đánh giá khả năng ăn của nước với bê tông. 4.4.3.2. Vị trí lấy mẫu và khối lượng Vị trí lấy và khối lượng mẫu nước được thể hiện ở bảng 4.2 Bảng 4.2 Vị trí lấy mẫu Độ sâu lấy mẫu (m) số mẫu thí nghiệm LC1-2(mố1) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 LC13-2(trụ) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 LC29-2(trụ) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 LC40-2(trụ) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 LC50-2(trụ) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 LC60-2(mố2) Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 1 Mẫu nước sông Dưới mực nước ổn định từ 1,5- 2m 2 4.4.3.3. Phương pháp lấy mẫu Trước khi lấy mẫu nước phải xúc rửa chai thật sạch. khi lấy mẫu cần phải xúc lại bằng nước định lấy. Buộc chai vào vật nặng có dây dài, nút chai buộc vào dây riêng trên dây có đánh dấu khoảng cách. Dùng dây thả chai đến độ sâu cần lấy thì giật nút chai, chờ nước vào đầy rồi kéo lên. Mẫu nước được lấy vào hai chai có dung tích một lít trong đó một chai chứa bột CaCO3 để xác định hàm lượng Co2 trong nước, mẫu lấy xong phải chuyển ngay về phòng thí nghiệm để phân tích, thời gian chậm nhất không quá 48 giờ. Mẫu nước phải có thẻ mẫu, trong thẻ thể hiện đầy đủ các thông tin cần thiết, nội dung thẻ theo mẫu sau: Mẫu nước số............... Công trình......................................................... Vị trí lấy mẫu................................................... Độ sâu lấy mẫu................................................. Mô tả................................................................ Ngày lấy mẫu.................................................. Đơn vị khảo sát........................................