Muốn thực hiện một công trình thì phần lớn người ta phải thực hiện công tác đất ngay từ ban đầu. Khối lượng công tác đất phụ thuộc vào quy mô, tính chất và địa hình công trình. Do tính chất công việc và khối lượng công việc nên có thể coi những công tác đất này như một công trình đất.
Tuỳ theo mục đích sử dụng, thời gian sử dụng và sự phân bố khối lượng công tác có thể chia hay phân loại các công trình đất như sau:
Theo mục đích sử dụng
Gồm các công trình như: đê, đập, mương máng, đường đi, bãi chứa, công trình phục vụ các phần thi công tiếp theo như hố móng, lớp đệm…
Theo thời gian sử dụng
Sử dụng lâu dài như đê, đập, đường sá…; sử dụng ngắn hạn như đê quai, đường tạm, hố móng, mương rãnh thoát nước.
Theo sự phân bố khối lượng công tác
Chia công trình tập trung như hố móng, san ủi mặt bằng… và công trình chạy dài như đê, đập, đường sá…
Trong công tác thi công đất, người ta phân chia ra các dạng công tác chính như sau:
- Đào đất: là hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống bằng độ cao thiết kế. Thể tích đất đào thường được ký hiệu là (V+).
- Đắp đất: là nâng độ cao mặt đất tự nhiên lên độ cao thiết kế. Thể tích đất đắp thường được ký hiệu là (V–).
- San đất: là làm bằng phẳng một diện tích đất nào đó. Trong san đất bao gồm cả hai việc đào và đắp, lượng đất trong khu vực san vẫn giữ nguyên, nhưng cũng có trường hợp san đất kết hợp với đào đất đi hoặc đắp thêm vào; trong trường hợp này người ta phải vận chuyển đất đi nơi khác đổ hoặc vận chuyển từ nơi khác đến đắp thêm vào.
- Bóc đất tầng phủ: nghĩa là lấy đi một lớp đất không sử dụng được cho công trình trên mặt đất tự nhiên như lớp đất mùn, đất lẫn nhiều thực vật hay bị ô nhiễm.
- Bóc đất: là đào đất nhưng không theo độ cao nhất định để đạt cốt thiết kế mà theo độ dày của lớp đất cần bỏ đi.
- Lấp đất: là làm cho những chỗ trũng cao bằng khu vực xung quanh. Lấp đất thuộc vào cóng tác đắp đất, nhưng độ cao nhụ thuộc vào độ cao tự nhiên của khu vực xung quanh hoặc độ sâu của vùng đất yêu cầu xử lý.
Tính chất của đất và sự ảnh hướng của nó đến kỹ thuật thi công
Trái Đất được hình thành trong vũ trụ cách đây khoảng 20 tỉ năm. Đất là vật thể rất phức tạp về mặt cấu trúc và các tính chất cơ lí hoá… Trong khuôn khổ của môn kỹ thuật thi công ta chỉ nghiên cứu một số tính chất kỹ thuật ảnh hưởng đến kỹ thuật thi công đất, Đó là trọng lượng riêng, độ ẩm, độ dốc tự nhiên, độ tơi xốp, lưu tốc cho phép, cấp đất…
– Trọng lượng riêng của đất là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất, được xác định bằng công thức: γ = G/V [g/cm3] hoặc [t/m3]
Trong đó;
G – trọng lượng của đất có thể tích là V. Trọng lượng riêng thể hiện sự đặc chắc của đất.
– Độ ẩm của đất: Là tỷ số của trọng lượng nước trong đất trên trọng lượng hạt của đất tính theo phần trăm:
W = ((Gư – Gkh)/Gkh) x 100[%]
hoặc W = (Gn/Gk) x 100[%]
Trong đó:
Gư – Trọng lượng mẫu đất trong trạng thái tự nhiên;
Gkh – trọng lượng mẫu đất sau khi đã sấy khô kiệt;
Gn – trọng lượng nước trong mẫu đất.
Muốn thi công dễ dàng thì cần phải có độ ẩm thích hợp cho từng loại đất.
Người ta phân đất ra làm 3 loại; khô, ẩm, ướt.
- Đất khô có: W < 5%;
- Đất Ẩm có: W <30%;
- Đất ướt có: W > 30%;
Ngoài ra người ta còn phân ra những loại đất:
- Đất hút nước như đất mùn, đất thịt, đất màu.
- Đất ngậm nước như đất sét, đất hoàng thổ.
- Đất thoát nước như đất cát, sỏi, cuội.
- Khả năng chống xói lở (lưu tốc cho phép)
Khả năng chống xói lở của đất nghĩa là tính không bị dòng nước cuốn trôi khi có dòng nước chảy qua. Muốn chống xói lở thì lưu tốc của dòng nước trên mặt đất không vượt quá trị số mà ở đấy hạt đất bắt đầu bị cuốn đi:
+ Đối với đất cát lưu tốc cho phép: v = 0,15 – 0,8m/s;
+ Đối với đất sét chắc: v=0,8 – l,8 m/s;
+ Đối với đất đá: v=2,0- 3,5 m/s,
Những tính chất trên có ảnh hưởng trực tiếp đến công trình đất.
Đất ướt và khô quá thì đầm không chặt.
Móng công trình, nên công trình, những công trình đắp bằng đất ướt, đất hút nước, đất có độ ngậm nước lớn hoặc đất để bị xói lở thường là không chắc chắn, không ổn định và dễ bị lún.
Độ dốc của mái đất
Đất có cấu tạo dạng hạt cho nên để tránh đất sụt lở khi ta đào hoặc đắp cần theo một độ dốc nhất định. Độ dốc của mái đất phụ thuộc vào loại đất và trang thái ngậm nước của đất, cụ thể phụ thuộc vào: góc ma sát trong (nội ma sát) của đất ký hiệu là phi, độ dính của hạt đất ký hiệu là C, độ ẩm W của đất, tải trọng tác dụng lên mặt đất và chiều sâu của hố đào ký hiệu là H.
– Góc ma sát trong là góc tạo bởi những mặt phẳng nằm ngang với mặt phẳng mà ở đó lực ma sát trên bề mặt các hạt đất chống được sự phá hoại khi chịu cắt.
Từ hình trên ta có thể xác định độ dốc của mái đất (độ dốc tự nhiên) theo công thức:
i = tgα = H/B
Trong đó:
i – độ dốc tự nhiên của đất;
α – góc của mặt trượt;
H – chiều cao hố đào (mái dốc);
B – chiều rộng của mái dốc.
Ngược với độ dốc ta có độ soải m của mái dốc:
m = 1/i = B/H = cotg α
Sự xác định chính xác độ dốc của mái đất có một ý nghĩa rất quan trọng tới sự đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thì công và giảm tới mức tối thiểu khối lượng đào đắp.
Đối với các công trình đất vĩnh cửu hoặc nơi đất xấu để sụt lở hoặc độ sâu hố đào hay cao trình nên đắp quá lớn thì α < φ công trình mới đảm bảo an toàn.
Góc nội ma sát φ có thể lấy theo bảng sau:
| Loại đất | Trạng thái đất | ||
| Khô | ẩm | ướt | |
| Sỏi, đá dăm | 40o | 40o | 35o |
| Cát hạt to | 30o | 32o | 27o |
| Cát hạt trung | 28o | 35o | 25o |
| Cát hạt nhỏ | 25o | 30o | 20o |
| Đất sét pha | 50o | 40o | 30o |
| Đất mùn (hữu cơ) | 40o | 35o | 25o |
| Đất bùn không có rễ cây | 40o | 25o | 14o |
Độ dốc mái đất đắp của các công trình tạm thời (TCVN 4447 : 2012)
| Loại đất | Chiều cao đất đắp, m | Độ dốc cho phép của mái |
| Đất lẫn sỏi và cát thô | 12 | 1:1,25 |
| Sét, đất pha sét, đất cát có độ ẩm tự nhiên | 8 | 1:1,25 |
| Đá hỗn hợp | 6 | 1:0,75 |
| Đá hộc xếp khan | 5 | 1:0,50 |
| Hoàng thổ | 3 | 1:1,50 |
Chú ý: Đối với công trình vĩnh cửu hoặc công trình đắp bằng đất xấu hay bị sụt lở, độ sâu hoặc độ cao của công trình lớn, để đảm bảo an toàn cho công trình thì thông thường người ta lấy α < φ.
Những yêu cầu đối với các công trình vĩnh cửu:
- Nền đất phải chắc, mái đất phải ổn định, không để sụt lở.
- Nền đất sau khi đầm nén phải đảm bảo chịu được tải trọng thiết kế, không bị lún.
- Nếu là đê, kè, đập thì không được để nước thấm qua nền và thân.
Độ tơi xốp của đất: Là tính chất của đất thay đổi thể tích trước và sau khi đào. Độ tơi xốp được xác định theo công thức: ρ = ((V – VO)/ VO) x 100 [%]
Trong đó:
VO – thể tích đất nguyên thổ;
V – thể tích đất sau khi đào lên.
Có 2 hệ số tơi xốp: Độ tơi xốp ban đầu po là độ tơi xốp khi đất vừa đào lên chưa đầm nén; và độ tơi xốp cuối cùng p là khi đất đã được đầm chặt. Đất càng rắn chắc thì độ tơi xốp càng lớn, đất xốp rỗng có độ tơi xốp nhỏ, có trường hợp có giá trị âm.
