Giáo trình Thi công cơ bản - Chương 1: Khái niệm mở đầu

Bài giảng Máy xây dựng– ThS. Đặng Xuân Trường – Trường Đại học GTVT TP.HCM © 2017 BY Đặng Xuân Trường 3 ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Chuyên cần: 10% Tiểu luận: 20% Thi kết thúc học phần: 70%  Hình thức: Tự luận  Thang điểm : 10  Tài liệu: Được sử dụng © 2017 BY Đặng Xuân Trường 4 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU I. Định nghĩa về thi cơng  Thi cơng là một ngành sản xuất bao gồm cơng việc xây dựng mới, sửa chữa, khơi phục cũng như tháo dỡ di chuyển nhà cửa và cơng trình. Nĩ hình thành từ quá trình thi cơng.  Quá trình thi cơng là các quá trình sản xuất tiến hành tại hiện trường nhằm mục đích cuối cùng để xây dựng, sửa chữa, khơi phục, tháo dỡ di chuyển nhà cửa và cơng trình. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 5 II. Các dạng cơng trình và cơng tác đất 2.1. Các loại cơng trình đất: Cĩ thể phân loại các cơng trình làm đất theo nhiều cách:  Theo mục đích sử dụng cĩ hai loại là cơng trình bằng đất và cơng trình phục vụ  Các cơng trình bằng đất: đê, đập, mương máng, nền đường  Cơng trình phục vụ: hố mĩng, rãnh đặt đường ống © 2017 BY Đặng Xuân Trường 6  Theo thời gian sử dụng cĩ hai loại:  Cơng trình sử dụng lâu dài: như đê đập, đường sá.  Cơng trình sử dụng ngắn hạn: như hố mĩng, rãnh thốt nước, đường tạm  Theo hình dạng cơng trình cĩ hai loại là cơng trình chạy dài và cơng trình tập trung  Cơng trình chạy dài: nền đường, đê đập, mương  Cơng trình tập trung: hố mĩng, san mặt đường © 2017 BY Đặng Xuân Trường 7 2. Các dạng cơng tác đất  Đào: Là hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống độ cao thiết kế, như đào mĩng, đào mương  Đắp: Nâng mặt đất tự nhiên lên độ cao thiết kế như đắp nền, đê, đập đất  San: Làm phẳng một diện tích mặt đất (gồm cả đào và đắp) như san mặt bằng, san nền đường, san đất đắp  Bĩc: Bĩc lớp đất thực vật, đất mùn bên trên  Lấp: Lấp đất chân mĩng, lấp hồ ao, lấp rãnh  Đầm: Đầm nền đất mới đổ cho đặc chắc. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 8 III. Xếp hạng cấp đất Theo mức độ khĩ, dễ khi thi cơng và phương pháp thi cơng đất để phân cấp đất, cấp đất càng cao càng khĩ thi cơng, mức độ chi phí cơng lao động, máy thi cơng càng lớn.  Phân cấp đất dùng cho thi cơng thủ cơng: Phân làm 9 nhĩm © 2017 BY Đặng Xuân Trường 9 Nhĩm đất Tên đất Dụng cụ tiêu chuẩn xác định nhĩm đất 1 - Đất phù sa, bồi cát, đất màu, đất mùn, đất đen, đất hồng thổ - Đất đồi sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến đổ (thuộc loại đất nhĩm 4 trở xuống) chưa bị nén chặt Dùng xẻng xúc dễ dàng. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 10 2 - Đất cát pha sét hoặc đất sát pha cát - Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo - Đất nhĩm 3, nhĩm 4 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 bùn, đất nguyên thổ tơi xốp cĩ lẫn rễ cây, mùn rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh sành kiến trúc đến 10% thể tích hoặc 50kg đến 150kg trong 1m3 Dùng xẻng cải tiến ấn nặng tay xúc được © 2017 BY Đặng Xuân Trường 11 3 - Đất sét pha cát - Đất sét vàng hay trắng, đất chua, đất kiềm ở trạng thái ẩm mềm - Đất cát, đất đen, đất mùn cĩ lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc, mùn rác, gốc rễ cây từ 10% đến 20% thể tích hoặc 150kg đến 300kg trong 1m3. - Đất cát cĩ lượng ngậm nước lớn, trọng lượng từ 1,7 tấn/1m3 trở lên. Dùng xẻng cải tiến đạp bình thường đã ngập xẻng © 2017 BY Đặng Xuân Trường 12 4 - Đất đen, đất mùn - Đất sét, Đất sét pha cát ngậm nước nhưng chưa thành bùn. - Đất do thân cây, lá cây mục tạo thành, dùng mai cuốc đào khơng thành tảng mà vỡ vụn ra rời rạc như xỉ - Đất sét nặng kất cấu chặt - Đất mặt sườn đồi cĩ nhiều cỏ cây sim, mua, dành dành - Đất nâu mềm. Dùng mai xắn được © 2017 BY Đặng Xuân Trường 13 5 - Đất sét pha màu xám (bao gồm màu xanh lam, màu xám của vơi) - Đất mặt sườn đồi cĩ ít sỏi - Đất đỏ ở đồi núi - Đất sét pha sỏi non. - Đất sét trắng kết cấu chặt mảnh vụn kiến trúc hoặc rễ cây đến 10% thể tích hoặc 50kg đến 150kg trong 1 m3 - Đất đen, đất mùn, đất hồng thổ cĩ lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc từ 25% đến 35% thể tích hoặc 300kg đến 500kg trong 1 m3 Dùng cuốc bàn cuốc được © 2017 BY Đặng Xuân Trường 14 6 - Đất sét, đất nâu rắn chắc cuốc ra chỉ được từng hịn nhỏ - Đất chua , đất kiềm thổ cứng - Đất mặt đê, mặt đường cũ - Đất mặt sườn đồi lẫn sỏi đá, cĩ sim, mua, dành dành mọc lên dày - Đất sét kết cấu chặt lẫn cuội, sỏi, mãnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây từ 10 % đến 20% thể tích hoặc 150kg đến 300kg trong 1m3. - Đá vơi phong hĩa già nằm trong đất đào ra từng tảng được, khi cịn trong đất thì tương đối mềm đào ra rắn dần lại, đập vỡ vụn ra như xỉ Dùng cuốc bàn cuốc chối tay, phải dùng cuốc chim to lưỡi để đào © 2017 BY Đặng Xuân Trường 15 7 - Đất đồi, lẫn từng lớp sỏi, lượng sỏi từ 20% đến 35% thể tích lẫn đá tảng, đá trái đến 20% thể tích - Đất mặt đường, đá dăm hoặc đường đất rải mãnh sành, gạch vỡ - Đất cao lanh, đất sét kết cấu chặt lẫn mãnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây từ 20% đến 30% thể tích hoặc từ 300kg đến 500kg trong 1 m3 Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng đến 2,5kg © 2017 BY Đặng Xuân Trường 16 8 - Đất lẫn đá tảng, đá trái từ 20% đến 30% thể tích - Đất mặt đường nhựa hỏng - Đất lẫn vỏ lồi trai, ốc (đất sị) kết dính chặt tạo thành tảng được (vùng ven biển thường đào để xây tường) - Đất lẫn đá bọt . Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng trên 2,5kg hoặc dùng xà beng đào được © 2017 BY Đặng Xuân Trường 17 9 - Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 30% thể tích, cuội sỏi giao kết bởi đất sét - Đất cĩ lẫn từng vỉa đá phiến, đá ong (loại đá khi cịn trong lịng đất tương đối mềm) - Đất sỏi đỏ rắn chắc . Dùng xà beng, choịng, búa mới đào được © 2017 BY Đặng Xuân Trường 18 Phân cấp đất dùng cho thi công cơ giới: Phân làm 4 cấp Cấp đất Tên các loại đất I - Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất màu, đất đen, đất mùn, đất cát pha sét, đất sét, đất hồng thổ, đất bùn. - Các loại đất trên cĩ lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lại, khơng cĩ rễ cây to, cĩ độ ẩm tự nhiên dạng nguyên thổ hoặc tơi xốp hoặc từ nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt tự nhiên. - Cát mịn, cát vàng cĩ độ ẩm tự nhiên, sỏi, đá dăm, đá vụn đổ thành đống. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 19 II - Gồm các loại đất cấp I cĩ lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lên. Khơng lẫn rễ cây to, cĩ độ ẩm tự nhiên hay khơ. - Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng, cĩ lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ khơng quá 20% ở dạng nguyên thổ hoặc nơi khác đổ đến đã bị nén tự nhiên cĩ độ ẩm tự nhiên hoặc khơ rắn. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 20 III - Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét đỏ, đất đồi núi lẫn sỏi sạn, mảnh chai, gạch vỡ từ 20% trở lên cĩ lẫn rễ cây. - Các loại đất trên cĩ trạng thái nguyên thổ cĩ độ ẩm tự nhiên hoặc khơ cứng hoặc đem đổ ở nơi khác đến cĩ đầm nén © 2017 BY Đặng Xuân Trường 21 IV - Các loại đất trong loại đất cấp III cĩ lẫn đá hịn, đá tảng. - Đá ong, đá phong hĩa, đá vơi phong hĩa cĩ cuội sỏi dính kết bởi đá vơi, đá quặng khác loại đã nổ mìn vỡ nhỏ © 2017 BY Đặng Xuân Trường 22 Phân cấp đất dùng cho cơng tác đĩng cọc: Phân làm 2 cấp Cấp đất Tên các loại đất I Cát pha lẫn trên 3 ÷ 10% sét ở trạng thái dẻo, sét và á sét mềm, than, bùn, đất lẫn thực vật, đất đắp từ nơi khác chuyển đến. II Cát đã được đầm chặt, sỏi, đất sét cứng, cát khơ, cát bảo hịa nước. Đất cấp I cĩ chứa 10 ÷ 30% sỏi, đá © 2017 BY Đặng Xuân Trường 23 IV. Những tính chất của đất ảnh hưởng tới thi cơng Những tính chất của đất như trọng lượng riêng, độ ẩm, độ dốc tự nhiên, độ tơi xốp, độ lèn chặt, tính ngậm nước, độ thấm nước, khả năng chống xĩi mịn, cấp đất là những yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật thi cơng đất, năng suất làm đất, đến giá thành cơng trình đất. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 24 4.1. Khối lượng đơn vị của đất () Là khối lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng thái khơ Trong đĩ: G – Khối lượng của mẫu đất ở trạng thái khơ V – Thể tích của mẫu đất ở trạng thái tự nhiên Đất cĩ trọng lượng riêng càng lớn, đất càng đặc chắc, cơng lao động chi phí để thi cơng càng cao. 33 /,/ mtcmkg V G  © 2017 BY Đặng Xuân Trường 25 4.2. Độ ẩm của đất (w) Là tỷ lệ tính theo phần trăm (%) của lượng nước chứa trong đất được xác định bằng cơng thức: hoặc Trong đĩ: Gu : Trọng lượng mẫu đất ở trạng thái tự nhiên Gkh : Trọng lượng mẫu đất sau khi sấy khơ Gn : Trọng lượng nước trong mẫu đất %100. kh khu G GG W   %100. kh n G G W  © 2017 BY Đặng Xuân Trường 26 Căn cứ vào độ ẩm chia đất thành 3 loại: Đất cĩ độ ẩm W ≤ 5% được gọi là đất khơ Đất cĩ độ ẩm 5%  W ≤ 30% gọi là đất ẩm Đất cĩ độ ẩm W > 30% gọi là đất ướt © 2017 BY Đặng Xuân Trường 27 4.3. Độ dốc tự nhiên của mái đất Độ dốc tự nhiên của mái đất là gĩc lớn nhất của mái đất khi đào hay khi đắp mà khơng gây sụt lở, kí hiệu là i. Trong đĩ: i- độ dốc tự nhiên của đất  - gĩc của mặt trượt H – Chiều sâu của hố đào (đắp) B – Chiều rộng chân mái dốc B H tgi   © 2017 BY Đặng Xuân Trường 28 4.4. Độ tơi xốp Định nghĩa: Độ tơi xốp là độ tăng của một đơn vị thể tích ở dạng đã được đào lên so với đất ở dạng nguyên (tính theo phần trăm (%)).  Đất cịn năm nguyên ở vị trí của nĩ trong vỏ trái đất gọi là đất nguyên thổ. Đất đã được đào lên gọi là đất tơi xốp.  Nếu cĩ khối lượng đất nguyên thổ V1, khi đào lên khối lượng đất này cĩ thể tích V2 (gọi là đất tơi xốp), khi đầm chặt lại cĩ thể tích V3, ta luơn cĩ V1 < V3 < V2. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 29  Độ tơi ban đầu: Là độ tơi khi đất nằm trong gầu máy đào hay trên xe vận chuyển (k1)  Độ tơi cuối cùng: Là độ tơi khi đất đã được đầm chặt (k0).  Cơng thức tính K Trong đĩ: K là độ tơi xốp của đất. (%)100 1 12 V VV K   © 2017 BY Đặng Xuân Trường 30 4.5. Khả năng chống xĩi lở của đất  Khả năng chống xĩi lở là khả năng chống lại sự cuốn trơi theo dịng nước của các hạt đất. Muốn tránh xĩi lở thì lưu tốc dịng nước chảy phải nhỏ hơn lưu tốc cho phép.  Lưu tốc cho phép là tốc độ tối đa của dịng nước mà khơng gây xĩi lở đất.  Đất cĩ lưu tốc cho phép càng lớn thì khả năng chống xĩi lở càng cao.  Những cơng trình bằng đất cĩ tiếp xúc với dịng chảy cần phải lưu ý đến tính chất này khi chọn đất thi cơng. © 2017 BY Đặng Xuân Trường 31 Loại đất Lưu tốc cho phép (m/s) Đất cát Đất thịt Đất đá 0,45 ÷ 0,8 0,8 ÷ 1,8 2 ÷ 3,5 Lưu tốc cho phép của một số loại đất: