Trường đại học xây dựng
Bộ môn cơ học đất nền móng
=======================

Bài giảng
Mái dốc và hố đào
TS. NGUYN èNH TIN
B MễN C HC T NN MểNG


Hè ®µo.
I. Tổng

quan về hố đào .

I.1. Khái niệm, phân loại.
Hố đào là dạng công trình thường gặp trong thực tế xây dựng, có hai dạng hố đào
như sau:
- Hố đào ngầm: là các công trình được đào dưới lòng đất, như đường hầm, mỏ.
- Hố đào hở : hố móng, kênh mương, sông đào.
đào Thường phân ra các loại sâu, nông,
có kết cấu chắn giữ hoặc không có kết cấu chắn giữ.
+ Hố đào nông và sâu: Không có quy định chính xác phụ thuộc vào điều kiện
thi công và công trình lân cận…, khi thi công
ông khối đất có khả năng trượt ngang ảnh
hưởng đến xung quanh thì gọi là sâu.
+ Hố đào không có kết cấu chắn giữ:
giữ hố đào tự nhiên thường gặp ở những
hố móng nông, loại này không cần kết cấu chắn giữ, lớp đất phía trên thường tốt vì
vậy mái dốc sẽ không bị mất ổn định trượt.
+ Hố đào có kết cấu chắn giữ: Chiều sâu hố đào lớn, cần sử dụng các kết

cấu chắn giữ thành hố đào để tránh hiện tượng lún sụt thành và trượt.


I.3. C¸c sù cè cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh
nh thi c«ng.
c«ng
Hiện tượng lún sụt bề mặt do chấn động, do đào đất, do hút nước ngầm, thu hồi tường.
Ngược lại thi công tường đúc sẵn chiếm đất
đất bề mặt đất có xu hướng bị nâng lên
Hiện tượng đẩy bùng hố móng: Khi đáy hố móng nằm dưới mực nước ngầm do chênh
lệch cột áp lực nước xuất hiện áp lực đẩy nâng hố móng. Ngoài ra với đất rời dưới
tác dụng của áp lực dòng nước các hạt nhỏ bị đẩy lên (hiện tượng sủi) gây ra lún
sụt thành hố móng.
Hiện tượng mất ổn định thành hố đào: do ứng suất trong đất (do trọng lượng bản thân
của đất và tải trọng công trình lân cận gây ra) vượt quá giá trị giới hạn  xuất hiện
các mặt trượt đẩy đất vào trong hố đào. Nếu có tường cừ, xuất hiện áp lực đất tác
dụng lên tường làm tường bị dịch chuyển, nếu hệ chống đỡ chịu lực hoặc do trượt
sâuxung quanh bị biến dạng lớn.
I.4. Néi dung tÝnh to¸n.
Thiết kế hố đào sâu là việc lựa chọn dạng hố đào, kết cấu chắn giữ để đảm
đ
bảo ổn định
cho đáy và thành hố đào, cho kết cấu chắn giữ, và công trình lân cận Trước khi
thiết kế cần xác định rõ các vấn đề sau:
+ Xác định tảii trọng tác dụng lên thành hố đào và kết cấu chắn giữ: bao gồm trọng
lượng bn thân khối đất bên thành hố đào, ti trọng các công trình lân cận
+ Lựa chọn và thiết kế kết cấu chắn giữ thành hố đào.
Từ đó tính toán ổn định cục bộ và ổn định tổng thể thành hố đào, kết cấu chắn giữ.



Một số dạng kết cấu chắn giữ thành hố.


II. Bảo

vệ đáy hố đào.

- Đáy hố bị xáo trộn, hay ngập nước:
+ làm độ lún của nền phát triển;
+ giảm sức chịu tải của nền

sau bãc ®i

nước có áp phải tính toán, xử lý để: .t >  n.H
H

sÐt



t

Tại đáy móng xuất hiện, hiện tượng đẩy bùng do
( H - chiều cao cột áp ), ví dụ tạo thêm áp lực đè
xuống, cải tạo đất dưới đáy hố, hút nước ngầm,

+ Chống đẩy bùng do sự hinh thành gradien áp lực
dòng thấm giữa thành và đáy hố bằng cách dùng
ván cừ cắm đủ sâu hgh, hút nước ngầm.


Hm

chon thời điểm thi công.

hgh

H

Khi đào hố chừa lại 1 lớp 20 – 30cm, tiêu nước…
nước


III. B¶o

vÖ thµnh hè.

Chiều cao hố đào không cần chắn giữ

4c
2,67c
0
hgh =
tg(45 +  /2 ) hay mỗi bậc đào hi=
tg( 0 + /2 ) với n >1
tg(45
n .
n

Nếu hm > hgh cần có các biện pháp chắn giữ hoặc
ho các biện pháp sau đây:

1- Đâo mái khi công trình lân cân cho phép

Độ dốc lớn nhất của thành hố móng có độ sâu ≤ 5m (không có chống đỡ)
Độ dốc thành hố
Đào đất bằng máy
Tên loại đất

Đào đất bằng nhân
công và đổ đất lên
miệng hố

Đào đất ở dưới đáy

Đào đất ở trên bờ

hố móng

máng móng

Đất cát

1:1

1 : 0,75

1:1

Đất bột cát

1 : 0,67


1 : 0,50

1 : 0,75

Đất sét bột

1 : 0,50

1 : 0,33; 1 : 0,75

Đất sét

1 : 0,33

1 : 0,25

1 : 0,67

Đất có sỏi cuội

1 : 0,67

1 : 0,50

1 : 0,75

Nham than bùn

1 : 0,33


1 : 0,25

1 : 0,67


Mái đấtt theo chất
ch đất
Loại đất

Đất đá sỏi

Đất bột

Đất sét bột

Đất sét

Đất sét tàn tích
Nham hoa cương

Đất lấp tạp

Đất cát

Độ chặt hoặc trạng thái

Trị số độ dốc cho phép (tỉ số cao rộng)
Dốc cao < 5m


Dốc cao 5 - 10m

Chặt

1 : 0,35 ~ 1 : 0,50

1 : 0,50 ~ 1 : 0,75

Chặt vừa

1 : 0,50 ~ 1 : 0,75

1 : 0,75 ~ 1 : 1,00

Hơi chặt

1 : 0,75 ~ 1 : 1,00

1 : 1,00 ~ 1 : 1,25

Sr ≤ 0,5

1 : 1,00 ~ 1 : 1,25

1 : 1,25 ~ 1 : 0,50

Rắn chắc

1 : 0,75


Rắn dẻo

1 : 1,00 ~ 1 : 1,25

Có thể nặn

1 : 1,25 ~ 1 : 1,50

Rắn chắc

1 : 0,75 ~ 1 : 1,00

1 : 1,00 ~ 1 : 1,25

Rắn dẻo

1 : 1,00 ~ 1 : 1,25

1 : 1,25 ~ 1 : 1,50

Rắn dẻo

1 : 0,75 ~ 1 : 1,00

Có thể nặn

1 : 0,85 ~ 1 : 1,25

Phế thải xây dựng chặt
vừa hoặc chặt chắc


1 : 0,75 ~ 1 : 1,00
1 : 1,00 (hoặc góc
nghỉ tự nhiên)


2- Biện pháp lót ván:
Ván gỗ  = 4-5cm, b = 20cm, l = 5-6m,
6m, gỗ tròn, cọc tre


3- Biện pháp tường cừ (chế tạo sẵn)
Tường cừ là một loại tường mềm đặc biệt, thường được dùng trong công trình hố đào
sâu, chống thấm. Tường giữ cho khối đất ổn định nhờ phần cắm sâu vào trong đất.
Ngoài việc giữ ổn định mái hố, còn ngăn nước.
nước

Các dạng phá hoại tường cừ









3.1. Phương pháp tính toán:
a.


Phương pháp gần đúng:

Cách 1:
Áp lực đất được tính toán gần đúng theo qui luật tăng tuyến tính. Áp lực đất lên tường cừ
phụ thuộc vào biến dạng của tường (phức tạp)  trong thiết kế thực hành thường
làm gần đúng như sau với giả thuyết:
- Bỏ qua trọng lượng tường.
- Bỏ qua lực dính và ma sát giữa đất và tường.
- Tường cố định tại một điểm qui ước và các điểm neo.
- Giá trị áp lực đất coi là áp lực chủ động hay bị động tưng ứng với chuyển vị của
tường và được tính như trường hợp tường cứng.

Vïng ¸p lùc
®Êt chñ ®éng
Ea

Ea

Ea

Vïng bÞ ®éng
Ep

Ep
E p'

Ep
E p'



Với loại tường không có neo:
MB= Kp  d³ / 6 - Ka (H+d)³ / 6 = 0
Kp d³ = Ka (H+d)³


Với Ka = 1 / Kp 

Mômen uốn lớn nhất
Mmax =  [ Ka ( H + zs )³ - Kp zs³ ]
- Loại tường có neo, ngàm trong đất.

Thường sử dụng khi
không gian, hẹp
hoặc cho những
công việc tạm thời

Chống uốn tốt đặc
biệt là đất mềm yếu

Thường sử dụng khi
thi công trên bề mặt
khó, khăn


Sơ đồ tính: Loại có một neo
¸p lùc ®Êt
Rn
h1

h1


Rn
¸p lùc
®Êt
Ea

M

h2

h2

Ep

Loại có nhiều neo: coi như dầm liên tục

h1

¸p lùc ®Êt

h2

M

Lực kéo neo: H = T + PP – PA= 0  T
Mmax = T(zs - a) - Ka zs³ / 6 với zs=

2T / Ka 

Ep



Cách 2:
Coi tường gối lên đất tại nhiều điểm, khi tính toán tìm phản lực tại các gối tựa đàn hồi
tương tự như bài toán dầm trên nền đàn hồi (Winkler). Hệ số nền thường tính theo các
công thức của: Vesic, Zaviev, Terzaghi, hay theo kinh nghiệm.

q
®iÓm neo

=>

p

p

a

a

hay


b. Phương pháp số:
Nền đất và các kết cấu chắn giữ được mô hình hóa thành lưới các phần tử hữu hạn,
liên kết với nhau tại các nút. Hiện nay đã có nhiều chương trình trong nước và thế
giới phục vụ cho việc tính toán thiết kế hố đào sâu như: Plaxis, GeoSlope Office,
Taurent … các phần mềm này cho phép mô hình hóa sơ đồ tính, các điều kiện biên,
tải trọng và các kết cấu chắn giữ… một cách thuận lợi.


Lưới phần tử hữu hạn trong chương trình
Plaxis

Hướng chuyển vị thành hố đào

Kết quả tìm được là: ứng suất, biến dạng của hố đào, và nội lực của kết cấu chắn
giữ, từ đó tính toán cốt thép tường và kiểm tra biến dạng ngang, kiểm tra cường độ
đất theo phương ngang…


Trong trường hợp hố đào có độ sâu lớn, việc giữ ổn định cho đất cần phải có tường
dày chắn giữ, người ta có ba biện pháp sau:
+ Tường liên tục trong đất: có neo hoặc không neo.
+ Tường bằng cọc khoan nhồi, có thể kết hợp neo.
+ Tường bằng cọc trộn ximăng - đất hoặc kết hợp với cọc khoan nhồi
4- Biện pháp tường liên tục trong đất (thi công tại chỗ).
4-1 Tường vây
Biện pháp thi công: sau khi thi công xong tường thi
+ Trường hợp đào hết: thường áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, mặt bằng thi
công thuận lợi, thiết bị thi công đơn giản, xử lý chống thấm và mạng lưới kỹ thuật
tương đối thuận tiện
+ Trường hợp đào từng phần từ
trên xuống bằng phương pháp
top-down hoặc chống đỡ bằng hệ
chống hay hệ neo.
Nguyên lý tính: tương tự phần
tường cừ đã giới thiệu ở trên.
.



4-2- Tường bằng cọc khoan nhồi
Thường áp dụng cho các
công trình có chiều sâu lớn,
thi công thành dạng hàng liên
tục



4-3- Tường bằng cọc ximăng đất (TCVN 385-2006)
385
Nguyên lý gia cố: Mũi trộn khoan đến độ sâu gia cố  được rút lên khi xoay
ngược chiều đồng thời khuấy trộn với vật liệu gia cố  làm chặt đất trong cột, hỗn
hợp đất trộn xẩy ra tác dụng hoá học giữa vật liệu gia cố và đất tạo thành các cột
đất có sức chịu tải cao hơn và độ rắn chắc của đất gia cố phát triển theo thời gian.
Hàm lượng ximăng đất thường từ
8% - 12 %, khối lượng ximăng trộn
từ 80 – 120 kg/m3 .