Giới thiệu về công tác đất

2/23/2010 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TÁC ĐẤT 1©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ NỘI DUNG2  Các loại công trình đất  Các loại công tác đất  Phân cấp đất theo biện pháp thi công thủ công  Phân cấp đất theo thi công cơ giới  Hệ thố hâ l i đất thố hấtng p n oạ ng n  Phân loại đất theo OSHA – Hoa Kỳ  Các tính chất của đất ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2/23/2010 2 CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH ĐẤT3 Loại công trình đất Theo thời gian sử dụng Theo mặt bằng xây dựng ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Lâu dài Tạm thời Chạy dài Tập trung CÁC LOẠI CÔNG TÁC ĐẤT4  Đào (excavate, dig)  Đắp (embark)  San (cut, level)  Bóc (strip)  Lấp (fill, backfill)  Đầm (compact) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 2/23/2010 3 PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG5 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất I Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ, đất đen Đất đồi sụt lở hoặc đất nơi khác đem đổ (thuộc nhóm đất IV trở lại) chưa bị nén chặt Dùng xẻng xúc dễ dàng II Đất cát pha thịt hoặc thịt pha cát Đất cát pha sét Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo Dùng xẻng cải tiến ấn nặng tay xúc được ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Đất nhóm III hoặc IV sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt nhưng chưa đến trạng thái nguyên thổ Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất mùn, đất hoàng thổ tơi xốp có lẫn gốc rễ cây, mùn rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh sành kiến trúc đến 10% thể tích, hoặc 50-150 kg/m3 6 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG định nhóm đất III Đất sét pha thịt, đất sét pha cát Đất sét vàng hay cát trắng, đất thịt, đất chua, đất kiềm ở trạng thái ẩm mềm Đất cát pha thịt, thịt pha cát, cát pha sét có lẫn gốc rễ cây, sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc đến 10% thể tích hoặc 50-150 kg/m3 Đất cát, đất đen, đất mùn có lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến Dùng xẻng cải tiến đạp bình thường đã ngập xẻng ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ trúc, mùn rác, gốc rễ cây 10-20% thể tích hoặc 150-300 kg/m3 Đất cát có lượng ngậm nước lớn, trọng lượng 1.7 t/m3 trở lên 2/23/2010 4 PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG7 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất IV Đất đen, đất mùn Đất thịt, đất sét pha thịt, pha cát ngậm nước nhưng chưa thành bùn Đất do thân lá cây mục tạp thành, dùng mai cuốc đào không thành tảng mà vỡ vụn ra, rời rạc như xỉ Đất thịt, đất sét nặng, kết cấu chặt Đất mặt, sườn đồi có nhiều cỏ lẫn cây sim, mua, rành Dùng mai xắn được ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ rành Đất nâu mềm PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG8 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất V Đất thịt màu xám (bao gồm màu xanh lam, màu xám xanh của vôi) Đất mặt sườn đồi có ít sỏi Đất đỏ ở đồi núi Đất sét trắng kết cấu chặt lẫn mảnh vụn kiến trúc, hoặc lẫn gốc rễ cây chiếm 10% thể tích hoặc 50-150 k/m3 Đất cát, đất mùn, đất đen, đất hoàng thổ có lẫn sỏi đá, Dùng cuốc bàn cuốc được ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ mảnh vụn kiến trúc chiếm 25-35% thể tích hoặc 300-500 kg/m3 2/23/2010 5 PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG9 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất VI Đất thịt, đất sét, đất nâu rắn chắc, cuốc ra chỉ được từng hòn nhỏ Đất chua, đất kiềm khô cứng Đất mặt sườn đồi có lẫn sỏi đá, có sim, mua, rành rành mọc dầy Đất thịt, đất sét kết cấu chặt lẫn cuội sỏi, mảnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây 10-20% thể tích hoặc 150-300 kg/m3 Dùng cuốc bàn cuốc chối tay, phải dùng cuốc chim to lưỡi để đào ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Đá vôi phong hóa già nằm trong đất, đào ra từng mảng được, khi còn trong đất thi tương đối mềm, đào ra rắn dần lại, đập vỡ vụn ra như xỉ PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG10 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất VII Đất đồi lẫn từng lớp sỏi, lượng sỏi 25-35% lẫn đá tảng, đá trái đến 20% thể tích Đất mặt đường đá dăm hoặc đường đất rải mảnh sành, gạch vỡ Đất cao lanh, đất thịt, đất sét kết cấu chặt lẫn mảnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây 20-30% thể tích hoặc 300-500 kg/m3 Dùng cuốc nhỏ lưỡi nặng đến 2,5 kg. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ VIII Đất lẫn đá tảng, đá trái 20-30% thể tích Đất mặt đường nhựa đường hỏng Đất lẫn vỏ loài trai ốc, sò dính kết chặt, đào thành tảng được (vùng ven biển thường đào để xây tường) Đất lẫn đá bọt Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng trên 2,5 kg, hoặc dùng xà beng đào được 2/23/2010 6 PHÂN CẤP ĐẤT THEO BIỆN PHÁP THI CÔNG THỦ CÔNG11 Nhóm đất Tên đất Công cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất IX Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 30% thể tích cuội sỏi giao kết bởi đất sét Đất có lẫn từng vỉa đá phiến, đá ong xen kẽ (loại đá khi còn trong lòng đất tương đối mềm) Đất sỏi đỏ rắn chắc Dùng xà beng, choòng búa mới đào được ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN CẤP ĐẤT THEO THI CÔNG CƠ GIỚI12 Cấp đất Mô tả 1 Bao gồm đất trồng trọt, đất bùn, cát pha sét, cuội sỏi có kích thước nhỏ hơn 80mm. 2 Bao gồm sét quánh, đất lẫn rễ cây, cát sỏi, cuội sỏi có kích thước lớn hơn 80mm. 3 Bao gồm đất sét lẫn sỏi cuội, đất sét rắn chắc ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4 Bao gồm đất sét rắn, hoàng thổ rắn chắc, đá được làm tơi 2/23/2010 7 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT THỐNG NHẤT13 Unified soil classification system ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐẤT THỐNG NHẤT: CÁC KÝ HIỆU14 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn: Peurifoy và các tác giả, 2005 2/23/2010 8 PHÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA – HOA KỲ15  Đá ổn định (stable rock): khoáng vật cứng tự nhiên có thể đào thẳng đứng và vẫn giữ chặtđược.  Loại A (type A): đất dính với qu > 144 kPa. Đất không thuộc loại A nếu:  bị nứt  bị rung do xe cộ đóng cọc hay tương tự , ,  có dốc với độ dốc 4H:1V hay lớn hơn.  đất bị ảnh hưởng của các yếu tố mà cần xếp loại đất ít ổn định hơn. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ PHÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA – HOA KỲ16  Loại B (type B):  đất dính với 48 kPa < qu < 144 kPa  đất sỏi không dính  đất đã bị tác động nhưng không rơi vào loại C  đất có yêu cầu qu và dính bám thuộc loại A nhưng bị nứt và rung  đá khô không ổn định  đất có mái dốc không lớn hơn 4H:1V, nhưng chỉ khi đất xếp loại B. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2/23/2010 9 PHÂN LOẠI ĐẤT THEO OSHA – HOA KỲ17  Loại C (type C):  đất dính với qu < 48 kPa  đất hạt (granular soil) như sỏi, cát  đất dưới nước hay thấm nước tự do đá d ới ớ khô ổ đị h ư nư c ng n n  đất có mái dốc 4H:1V hay dốc hơn ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT18  Độ tơi xốp (%): độ tăng của một đơn vị thể tích đất ở dạng đã được đào lên so với đất ở dạng nguyên thổ.  Độ ẩm của đất (%): tỷ lệ của lượng nước chứa trong đất.  Khả năng chống xói lở: khả năng chống lại sự cuốn trôi của dòng nước chảy của các hạt đất  Độ dốc của mái đất: phụ thuộc vào góc ma sát trong, độ dính, và độ ẩm của đất. ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2/23/2010 10 CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ TƠI XỐP19  Đất nguyên thổ (V1) < đất đã đầm chặt (V3) < đất đã đào lên (V2)  Độ tơi xốp:  Độ tơi ban đầu: khi đất nằm trong gầu máy đào hay trên xe vận chuyển (k1) K = V2 - V1 x100% V1  Độ tơi cuối cùng: độ tơi khi đã được đầm chặt (k0) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ TƠI XỐP20 Tên đất Hệ số chuyển từ tự nhiên sang tơi Ghi chú Cuội 1.26 – 1.32 Đối với từng loại đất cụ thể phải thí nghiệm kiểm ố Đất sét 1.26 – 1.32 Sỏi nhỏ và trung 1.14 – 1.26 Đất hữu cơ 1.20 – 1.28 Hoàng thổ 1.14 – 1.28 Cát 1.08 – 1.17 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ tra lại hệ s tơi xốp của đất tại hiện trường Cát lẫn đá dăm và sỏi 1.14 – 1.28 Đá cứng đã nổ mìn tơi 1.45 – 1.50 Đất pha cát nhẹ 1.14 – 1.28 Đất pha cát nhẹ nhưng lẫn cuội sỏi, đá dăm 1.26 – 1.32 Đất pha cát nặng không lẫn cuội sỏi, đá dăm 1.24 – 1.30 Đất cát pha có lẫn cuội, sỏi, đá dăm 1.14 – 1.28 Nguồn: TCVN 4447-1987 2/23/2010 11 CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ ẨM21   Độ ẩm: w =  Với w và d trọng lượng riêng ở trạng thái tự nhiên (khi ướt )(wet) và sau khi sấy khô (dry)  Phân loại đất theo độ ẩm:  Đất khô: w < 5% 100 d dw   Đất ẩm: 5% < w < 30%  Đất ướt: w > 30% ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: KHẢ NĂNG CHỐNG XÓI LỞ22  Để đất không bị xói thì vận tốc dòng nước không được lớn hơn các giá trị sau:  Đất cát: 0.45 – 0.8 m/s  Đất thịt: 0.8 – 1.8 m/s  Đất đá: 2 – 3.5 m/s ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2/23/2010 12 CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ DỐC CỦA MÁI ĐẤT23  Độ dốc tự nhiên của đất: i = tg = H/B  Hệ số mái dốc (độ soải): m = 1/i = B/H ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ DỐC CỦA MÁI ĐẤT24 Loại đất Độ dốc lớn nhất cho phép khi chiều sâu hố đào 1 5 m 3 m 5 m.  i  i  i Đất mượn 56 1:0.67 45 1:1 38 1:1.25 Đất cát và cát cuội ẩm 63 1:0.5 45 1:1 45 1:1 Đất cát pha 76 1:0.25 56 1:0.67 50 1:0.85 Đất thịt 90 1:0 63 1:0.5 53 1:0.75 Đất sét 90 1:0 76 1:0 25 63 1:0 5 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ . . Hoàng thổ và những loại đất tương tự trong trạng thái khô 90 1:0 63 1:0.5 63 1:0.5 Chú thích: Nếu có nhiều lớp khác nhau thì độ dốc xác định theo loại đất yếu nhất. Đất mượn là loại đất nằm ở bãi thải đã trên 6 tháng không cần nén. Nguồn: TCVN 4447:1987 2/23/2010 13 CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ DỐC CỦA MÁI ĐẤT25  Chiều sâu hố móng tối đa có vách đứng không cần gia cố: Loại đất Chiều sâu hố móng (m) Đất cát, đất lẫn sỏi sạn 1.00 Đất cát pha 1.25 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Đất thịt và đất sét 1.50 Đất thịt chắc và đất sét chắc 2.00 Nguồn: TCVN 4447:1987 CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT: ĐỘ DỐC CỦA MÁI ĐẤT26  Độ dốc tối đa cho phép theo OSHA – Hoa Kỳ: Loại đất Độ dốc (H:V) tối đa cho phép cho hố đào sâu ít hơn 20ft (6m). Đá ổn định Thẳng đứng (90o) Loại A ¾:1 (53o) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Loại B 1:1 (45o) Loại C 1½:1 (34o) Ghi chú: Tạo dốc hay bậc thang (benching) cho hố đào sâu hơn 20ft (6m) phải được thiết kế bởi kỹ sư chuyên nghiệp.