Nghiên cứu giải pháp tường vây hợp lý cho tầng hầm nhà cao tầng công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 đội cấn ba đình hà nội

Tuy nhiên, trong quá trình thi công để khai đào được hố móng tầng hầm thì cần thiết phải gia cố, chống giữ các vách hố đào để tránh ảnh hưởng của công tác khai đào xây dựng hố móng tầng

TRẦN VĂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ CHO TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG CÔNG TRÌNH TÒA NHÀ CĂN HỘ BÁN VÀ CHO

THUÊ 345 ĐỘI CẤN - BA ĐÌNH - HÀ NỘI

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã số: 8580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Trần Tuấn Minh

HÀ NỘI - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân Tác giả Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả luận văn

Trần Văn Trường

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 10

1 Tính cấp thiết của đề tài ……… 10

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn 10

3 Đối tượng nghiên cứu 10

4 Phạm vi nghiên cứu 10

5 Phương pháp nghiên cứu 11

6 Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết 11

8 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 11

7 Cấu trúc luận văn 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG TƯỜNG VÂY TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 13

1.1 Khái quát chung 13

1.2 Tổng Quan về tường vâytrong thi công tầng hầm các nhà cao tầng ở trên thế giới 13

1.3 Tổng quan về tường vây trong thi công tầng hầm nhà cao tầng ở Việt nam 16

1.4 Phân loại các dạng tường vây trong thi công hố móng tầng hầm nhà cao tầng 19 1.5 Tổng quan về việc thiết kế các dạng tường vây 22

1.5.1 Thiết kế tường vây dạng tường trong đất 22

1.5.1.1 Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường 22

1.5.1.2 Tính toán tường chắn không neo 23

1.5.2 Thiết kế tường vây bằng phương pháp số gia 30

1.5.2.1 Giới thiệu về phương pháp 30

1.5.2.2 Lý thuyết tính toán 31

1.5.2.3 Chứng minh lý luận của phương pháp 33

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 35

2.1 Khái quát chung 35

2.2 Phân tích các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến thiết kế và thi công tường vây 36

2.3 Ảnh hưởng của các thông số hình học của hố móng đến từng vây 38

2.4 Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến thi công tường vây 39

2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố mặt bằng thi công và công trình lân cận đến thiết kế thi công và lựa chọn phương án tường vây 45

2.5.1 Ảnh hưởng của mặt bằng thi công 45

2.5.2 Ảnh hưởng của các công trình lân cận 45

2.5.3 Lựa chọn phương án tường vây 47

2.6 Các phương pháp giữ ổn định thành hố đào 56

2.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến hố đào chỉ kiểm soát được một phần trong quá trình thi công hố móng tường vây 59

2.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến hố đào không kiểm soát được trong quá trình thi công tường vây hố móng 60

2.9 Nhận xét chương 2 60

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ KHI THI CÔNG XÂY DỰNG HỐ MÓNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 61

3.1 Khái quát chung 61

3.2 Yếu tố thiết kế kỹ thuật hợp lý 61

3.2.1 Cơ sở để đánh giá yếu tố kỹ thuật hợp lý 61

3.2.2 Ảnh hưởng của việc lựa chọn sơ đồ tính toán, tính toán kết kết cấu hợp lý tường vây 62

3.3 Yếu tố phương án thi công hợp lý 66

3.4 Yếu tố kinh tế hợp lý 67

3.5 Kết luận chương 3 67

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ CÔNG TRÌNH CĂN HỘ BÁN VÀ CHO THUÊ 345 ĐỘI CẤN - BA ĐÌNH - HÀ NỘI 68

4.1 Khái quát chung về công trình 345 đội cấn 68

4.2 Đánh giá các yếu tố địa chất, địa chất thủy văn của công trình để lựa chọn giải

pháp tường vây hợp lý 69

4.3 Giới thiệu các bước mô hình bằng phần mềm GEO5 77

4.4 Tính toán lựa chọn chiều dày tường barret hợp lí, áp dụng phần mềm GEO 5 cho công trình căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn - Hà Nội 84

4.5 Nhận xét chương 4 97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số dự án xây dựng công trình ngầm trên thế giới 11

Bảng 1.2 Thống kê một số công trình và dạng tường vây khi thi công tầng hầm các tòa nhà cao tầng ở thành phố Hà Nội 16

Bảng 1.3 Các giải pháp thi công hố đào 20

Bảng 1.4 Các thông số A, B, D phụ thuộc vào 0 23

Bảng 2.1 Chiều cao làm việc thích hợp của máy đào 42

Bảng 2.2 Số liệu chọn dung tích gầu theo khối lượng đào đất 43

Bảng 2.3.Phân tích hư hỏng của các công trình trên mặt đất 47

Bảng 2.4 Phân tích hư hỏng của các công trình trên mặt đất 48

Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm 7 mẫu đất của các lớp đất 71

Bảng 4.2 Mô đun tổng biến dạng của lớp đất 72

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm của mẫu đất 72

Bảng 4.4 Bảng kết quả thí nghiệm của 4 mẫu đất 73

Bảng 4.5 Mô đun tổng biến dạng của lớp đất 73

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm 12 mẫu đất cho nghiên cứu 74

Bảng 4.7 Các chỉ tiêu cơ lý của đất 78

Bảng 4.8 Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất thứ 4 78

Bảng 4.9 Các thông số về đất cần khai báo trong chương trình sheeting check 82

Bảng 4.10 Bảng tra các số liệu về góc ma sát giữa đất và tường 84

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tòa tháp Burj khalifa - Các tiểu vương quốc Ả-rập 12

Hình 1.2 Tháp đôi Petronas - Kuala lumpur, Malaysia 12

Hình 1.3 Tòa nhà Taipei 101 - Đài Loan 12

Hình 1.4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới mới One Worl Trade Center 12

Hình 1.4 Thi công tầng hầm sử dụng neo trong đất và cọc khoan nhồi 14

Hình 1.6 Thi công hố móng tòa nhà kangnam sử dụng kỹ thuật neo trong đất và tường barrete 14

Hình 1.7 Tường vây hàng cột theo kiểu dãy cọc 19

Hình 1.8 Tường vây bằng hàng cọc liên tục 19

Hình 1.9 Tường vây bằng cọc hàng tổ hợp 21

Hình 1.10 Sơ đồ kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường 21

Hình 1.11 Sơ đồ tính toán tường tầm hầm không neo 22

Hình 1.12 Sơ đồ tính toán tường có một hàng neo 24

Hình 1.13 Biểu đồ rút gọn áp lực bên của đất có nhiều hàng neo 26

Hình 1.14 Sơ đồ tính và biểu đồ momen trong tường nhiều neo 26

Hình 1.15 Sơ đồ lực tác dụng vào tường cừ khi có tác dụng của neo ứng suất trước 26

Hình 1.16 Sơ đồ mômen theo phương pháp dầm tương đương 30

Hình 1.17 Sơ đồ quan hệ thanh chống với chuyển dịch của thân tường trong quá trình đào đất 30

Hình 1.18 Sơ đồ tính toán theo phương pháp số gia 32

Hình 1.19 Sơ đồ quá trình tính toán của phương pháp số gia 32

Hình 1.20 Sơ đồ chứng minh lý luận tính toán theo phương pháp số gia 33

Hình 2.1 Các sơ đồ về hình dạng hố móng xây dựng nhà cao tầng 40

Hình 2.2 Kiến nghị thi công đào đất trong hố đào 38

Hình 2.3 Công trường thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở 49

Hình 2.4 Công nghệ thi công topdown 51

Hình 2.5 Thi công tầng hầm bằng phương pháp semi top – down 54

Hình 2.6 Cột chống sau khi đào mở tầng hầm 1 56

Hình 2.7 Thi công topdown từ mặt nền tầng hầm thứ nhất 57

Hình 2.8 Tường cọc ván 58

Hình 2.9 Tường chắn cọc bản BTCT 58

Hình 4.1.Phối cảnh 3D cho tòa nhà 70

Hình 4.2.Trụ cắt lỗ khoan HK1 76

Hình 4.3 Trụ cắt lỗ khoan HK2 77

Hình 4.4 Trụ cắt lỗ khoan HK3 78

Hình 4.5.Hộp thoại về neo trong đất 84

Hình 4.6.Hộp thoại về khai báo thanh chống 85

Hình 4.7 Hộp thoại khai báo gối tựa 86

Hình 4.8 Mặt bằng tòa nhà 345 87

Hình 4.9 Mặt cắt của tòa nhà 345 88

Hình 4.10.Mô hình các giai đoạn phân tích bằng Geo 5 theo phương án 1 89

Hình 4.11.Kết quả các bước mô hình cho bài toán bằng phần mềm Geo 5 … 92

Hình 4.12 Biểu đồ chuyển vị, mô men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 3 chiều dày 600mm 92

Hình 4.13 Kết quả tính toán thép cho tường barrete có chiều dày 600mm 93

Hình 4.14 Biểu đồ chuyển vị, mô men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 3 chiều dày 500mm 94

Hình 4.15 Kết quả tính toán thép cho tường barrete có chiều dày 500mm 95

Hình 4.16 Biểu đồ chuyển vị, mô men và lực cắt trong tường vây sau khi phân tích bằng GEO5 cho dự án theo phương án 3 chiều dày 400mm 96

Hình 4.17.Kết quả tính toán thép cho tường barrete có chiều dày 400mm 97

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hà Nội là thành phố đông dân nhất cả nước hiện nay, tốc độ đô thị hóa đang diễn ra rất mạnh mẽ ở các huyện ngoại thành cả về số lượng, chất lượng và quy mô Tuy nhiên, hiện nay các dự án chung cư, công trình nhà ở trong nội đô vẫn được cấp phép và xây dựng rộng rãi hiện nay Thông thường các dự án tòa cao tầng trong nội

đô thường sử dụng các tầng hầm để tận dụng không gian ngầm để xe cộ, thiết bị, kho chứa cũng như có thể làm các trung tâm thương mại ngầm bên dưới Tuy nhiên, trong quá trình thi công để khai đào được hố móng tầng hầm thì cần thiết phải gia

cố, chống giữ các vách hố đào để tránh ảnh hưởng của công tác khai đào xây dựng

hố móng tầng hầm các nhà cao tầng đến các công trình lân cận xung quanh Để tránh thất thoát trong khai thác thương mại, giảm thiểu việc giải tỏa, ít ảnh hưởng môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội, đặc biệt trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng thường gặp không ít những khó khăn, rủi ro trong quá trình tính toán và thi công tường vây

Hiện nay việc tính toán tường vây các tầng hầm nhà cao tầng thường sử dụng nhóm các phương pháp giải tích và nhóm các phương pháp số Khi tính toán thiết

kế tường vây các tầng hầm nhà cao tầng thì thông số chiều dầy tường vây là tham số hết sức quan trọng quyết định đến tính ổn định của hố móng và độ ổn định của công trình sau này Chính vì vậy mà việc nghiên cứu giải pháp tường vây phù hợp là việc làm có tính cấp thiết đối với các công trình nhà cao tầng có tầng hầm nói chung và đối với dự án công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 Độ Cấn - Ba Đình - Hà Nội nói riêng

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Đề xuất và lựa chọn tường vây hợp lý cho tầng hầm nhà cao tầng công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội

3 Đối tượng nghiên cứu

Tường vây tầng hầm nhà cao tầng

4 Phạm vi nghiên cứu

Tầng hầm nhà cao tầng công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 Đội cấn

- Ba Đình - Hà Nội

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: thu thập số liệu, phân tích, đánh giá và xử lý các số liệu kết hợp với phần mềm số bằng chương trình GEO5 để tính toán và đề xuất giải pháp

6 Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết

- Tổng quan nghiên cứu về tầng hầm các tòa nhà cao tầng ở trên thế giới và ở Việt Nam

- Tổng quan về các giải pháp chống giữ thành hố đào tầng hầm các tòa nhà cao tầng

- Cơ sở lựa chọn và tính toán giải pháp hợp lý tường vây chống giữ hố móng tầng hầm các tòa nhà cao tầng

- Biện minh đề xuất giải pháp tường vây hợp lý công trình tòa nhà căn hộ bán

và cho thuê 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội

7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Đề xuất được giải pháp tường vây hợp lý cho công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn là tài liệu tham khảo cho các đơn vị thiết kế thi công, quản lý công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê

345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội và các công trình trong điều kiện tương tự

8 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm: Phần mở đầu, 04 chương, kết luận, kiến nghị, các bảng biểu và hình vẽ, được trình bày ở khổ giấy A4, với18 bảng biểu, 46 hình vẽ

Chương 1: Tổng quan về các dạng tường vây trong thi công tầng hàm nhà cao tầng Chương 2: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng tường vây khi thi công các công trình nhà cao tầng

Chương 3: Cơ sở lựa chọn giải pháp tường vây hợp lý khi thi công xây dựng hố móng tầng hầm nhà cao tầng

Chương 4 : Nghiên cứu đề xuất giải pháp tường vây hợp lý công trình 345 Đội Cấn,

Ba Đình, Hà Nội

Tác giả xin xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Tuấn Minh, người đã

tận tình hướng dẫn và giúp đỡ Tác giả trong suốt thời gian hoàn thành bản luận văn

này Ngoài ra Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ, Khoa Xây dựng, trường đại học Mỏ - Địa chất

đã tận tình hướng dẫn, trang bị kiến thức cho Tác giả trong suốt quá trình học tập,

nghiên cứu tại trường và đã tạo điều kiện thuận lợi cho Tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn Mặc dù đã có cố gắng nhưng do kiến thức còn hạn chế nên trong luận văn chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, trao đổi của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG TƯỜNG VÂY TRONG THI CÔNG TẦNG

HẦM NHÀ CAO TẦNG

1.1 Khái quát chung

Trong quá trình thi công móng và tầng hầm nhà cao tầng, khi thi công hố đào sâu sẽ làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực

hố đào và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thể lún gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp Tường vây là giải pháp thích hợp để chống đỡ thành hố đào, bên cạnh đó có thể tận dụng tường vây làm tường tầng hầm

Tầng ngầm những tòa nhà cao ốc là một trong những phần việc rất quan trọng, không chỉ có vai trò với công trình mà còn với những công trình lân cận Chính vì vậy khi tiến hành khảo sát địa chất cũng như xác lập quy trình kỹ thuật xây dựng tầng ngầm đòi hỏi phải có các giải pháp chống giữ thành hố đào thường được là: tường cừ cọc thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barrete

Yêu cầu chung của tường cừ là phải đảm bảo cường độ cũng như độ ổn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do được cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống giữ ở trong lòng hố móng theo nhiều cấp khác nhau

1.2 Tổng Quan về tường vây trong thi công tầng hầm các nhà cao tầng ở trên thế giới

Nhà có tầng hầm đã có từ lâu trên thế giới, nó trở thành phổ biến và gần như một thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng Ở châu Âu do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và cũng do nhu cầu sử dụng nên hầu như nhà nhiều tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ có

2 ÷ 3 tầng nổi nhưng có tới 2 ÷ 3 tầng hầm Công nghệ này còn được dùng để thi công các ga ngầm dưới lòng đường, đường cao tốc ngầm ở Paris

Việc xây dựng tầng hầm trong nhà nhiều tầng là điều rất bình thường, nó trở nên quá quen thuộc mỗi khi thiết kế và thi công vì nó giải quyết được các vấn đề phát sinh do nhà nhiều tầng đặt ra

Tại châu Á nói chung nhà cao tầng có tầng hầm chưa nhiều, nhưng ở một số nước và vùng lãnh thổ như Hồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc thì số lượng nhà nhiều tầng có tầng hầm chiếm tỉ lệ khá cao, số tầng hầm trong các nhà khoảng từ 1

÷ 4 tầng

Từ thế kỷ 19 các công trình ngầm đã được các nhà khoa học Châu Âu thi công, những nhà hát ngầm dưới lòng đất, những hầm rượu sau này phát triển hơn

là những trung tâm thương mại, ga điện ngầm có qui mô lớn và yêu cầu trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng cao

Các nhà khoa học của Nhật nhận thấy rằng trận động đất và sóng thần ngày 11/03/2011 đã phá hủy nhiều công trình trên mặt đất, nhưng sự hư hỏng công trình ngầm là rất ít Điều đó chứng tỏ, trong điều kiện gặp thiên tai, sự ổn định và an toàn của hệ công trình ngầm nói chung và hệ tầng hầm trong nhà cao tầng nói riêng là tốt hơn so với phần kết cấu nổi trên mặt đất

Bên cạnh đó, việc dân số ngày một tăng cao đã đặt ra một nhu cầu hết sức tất yếu là phải tạo ra càng nhiều diện tích phục vụ sinh hoạt, vui chơi giải trí càng tốt trong điều kiện quỹ đất ngày càng bị thu hẹp Trong tình hình đó, xu hướng phát triển nhà cao tầng với số lượng tầng hầm ngày càng tăng đã góp phần giải quyết nhu cầu đặt ra

Hiện nay trên thế giới, việc xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm rất phổ biến,

có thể kể đến một vài công trình nổi tiếng (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Một số dự án xây dựng công trình ngầm trên thế giới [1]

nổi

Số tầng hầm

Độ sâu đào (m)

1 Tòa nhà Burj Khalifa - Các tiểu vương

4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới

 Hình ảnh của một số công trình tiêu biểu

Hình 1.1 Tòa tháp Burj khalifa - Các tiểu vương quốc Ả-rập

Hình 1.2 Tháp đôi Petronas - Kuala lumpur, Malaysia

Hình 1.3 Tòa nhà Taipei 101 - Đài Loan

Hình 1.4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới mới One Worl Trade Center

1.3 Tổng quan về tường vây trong thi công tầng hầm nhà cao tầng ở Việt nam

Tại Việt Nam, nhà cao tầng có tầng hầm cũng đã được xây dựng tương đối nhiều ở hai thành phố lớn là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Các tầng hầm của nhà cao tầng thường được sử dụng làm bãi đỗ xe ngầm hoặc các siêu thị Để khai thác triệt để không gian ngầm với mục đích trên, các công trình cao tầng đều được thiết kế có tầng hầm Số tầng hầm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng của từng tòa nhà, điều kiện địa chất và vị trí xây dựng công trình

Một số công trình thi công tường vây tầng hầm ở Việt Nam trong thời qua:

Công trình đầu tiên sử dụng kỹ thuật neo trong đất để làm tường vây chống giữ tầng hầm nhà cao tầng đã được BaChy - Soletanche Việt Nam (BSV) thực hiện thành công là Tòa Tháp VietComBank tại 184 Trần Quang Khải, Hà Nội vào năm

1997

Hình 1.5 Thi công tầng hầm sử dụng kỹ thuật neo trong đất và cọc khoan nhồi

- Tòa tháp Keangnam Landmark Tower cao nhất Việt Nam, tại Lô 6 đường Phạm Hùng, Hà Nội, do Samwoo Geotech thi công từ tháng 5/2008 Ở tòa nhà này do bề mặt thi công rộng, nên ngoài việc sử dụng các thanh ngang chống giữ người ta còn phải sử dụng thêm các cột chống ở bên dưới các thanh ngang như hình 1.6

Hình 1.6 Thi công hố móng tòa kangnam sử dụng tường barret và neo trong đất

- Thống kê một số công trình thi công tường vây tầng hầm nhà cao tầng ở Hà Nội được mô tả chi tiết như trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Thống kê một số công trình và dạng tường vây khi thi công tầng hầm các

tòa nhà cao tầng ở thành phố Hà Nội [8]

STT Tên công trình Thiết kế Đơn vị thi

công

Đặc điểm thi công tầng hầm

59 Quang Trung

Cty KT&

XD - Hội KTS

CT XD Sông Đà 2

Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là: tường cừ thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barrette Yêu cầu chung của tường cừ là phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ổn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do được cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống đỡ từ trong lòng

hố đào theo nhiều cấp khác nhau

Dưới đây giới thiệu các giải pháp chống đỡ thành hố đào:

* Tường vây barrette

Là tường bê tông đổ tại chỗ, tường thường có chiều dày 600 - 800 mm để chắn giữ ổn định hố sâu trong quá trình thi công Tường có thể làm từ các đoạn cọc barrette, tiết diện hình chữ nhật, chiều rộng có thể thay đổi từ 2,6m - 5m Các đoạn tường barrette được liên kết chống thấm bằng goăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng hầm Trong trường hợp 2 tầng hầm tường có thể thiết kế chiều sâu 16 - 20m tùy thuộc vào địa chất công trình và phương pháp thi công Khi tường barrette chịu tải trọng đứng lớn thì tường được thiết kế dài hơn có thể trên 40m (Tòa nhà 59 Quang Trung) chịu tải trọng cọc khoan nhồi

* Tường vây bằng hàng cột theo kiểu dãy cọc

Khi đất quanh hố đào tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, có thể lợi dụng hiện tượng vòm giữa 2 cọc gần nhau (hình 1.7)

Hình 1.7 Tường vây hàng cột theo kiểu dãy cọc

* Tường vây bằng cọc hàng liên tục

Trong đất yếu thì thường không thể hình thành được vòm đất, cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục (hình 1.7) Cọc khoan lỗ dày liên tục có thể chồng tiếp vào nhau, hoặc khi cường độ bêtông thân cọc còn chưa hình thành thì làm một cọc

rễ cây bằng bêtông không có cốt thép ở giữa hai cây cọc để nối liền cọc hàng khoan

lỗ lại (hình 1.8a) Cũng có thể dùng cọc bản thép, cọc bản bêtông cốt thép (hình 1.8b, 1.8c)

a) b)

c) d) Hình 1.8 Tường vây bằng hàng cọc liên tục

* Tường vây bằng cọc hàng tổ hợp

Trong vùng đất yếu mà có mực nước ngầm tương đối cao có thể dùng cọc khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc ximăng đất (hình 1.9)

Hình 1.9 Tường vây bằng cọc hàng tổ hợp Căn cứ vào độ sâu hố đào và tình hình chịu lực của kết cấu, chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia:

- Kết cấu chắn giữ không có chống (conson): khi độ sâu hố đào không lớn và có thể lợi dụng được tác dụng conson để chắn giữ được thể đất ở phía sau tường

- Kết cấu chắn giữ có chống đơn: khi độ sâu đào hố lớn hơn, không thể dùng được kiểu không chống thì có thể dùng một hàng chống đơn ở trên đỉnh của kết cấu chắn giữ

- Kết cấu chắn giữ nhiều tầng chống: khi độ sâu đào hố móng là khá sâu, có thể đặt nhiều tầng chống, nhằm giảm bớt nội lực của tường chắn

* Giữ ổn định bằng hệ dàn thép hình:

Số lượng thanh chống có thể là một tầng chống, 2 tầng chống hoặc nhiều hơn tùy theo chiều sâu hố đào, hình dạng của hố đào chiều sâu của hố đào, và điều kiện địa chất, thủy văn trong phạm vi chiều sâu tường vây

Ưu điểm: Trọng lượng nhỏ lắp dựng tháo dỡ thuận tiện, có thể sử dụng nhiều lần căn cứ vào tiến độ đào đất có thể vừa đào vừa chống, có thể làm tăng độ chặt nếu hệ thống kích, tăng đơ hạn chế chuyển dịch ngang của tường

Nhược điểm: Độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều Nếu cấu tạo mắt nối thi công không thỏa đáng phù hợp với yêu cầu thiết kế dễ xảy ra chuyển dịch ngang

và mất ổn định hố đào trong thi công

* Giữ ổn định bằng phương pháp neo trong đất

Thanh neo đã được ứng dụng tương đối phổ biến và đều là thanh neo dự ứng lực Tại Hà Nội công trình tòa tháp Vietcombank và khách sạn Sun Way đã được thi công theo công nghệ này Neo trong đất có nhiều loại, tuy nhiên được dùng phổ biến trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là Neo Phụt

Ưu điểm: Thi công hố đào gọn gàng, có thể áp dụng cho thi công hố đào rất sâu

Nhược điểm: Số lượng thi công xây lắp trong nước có thiết bị này ít, nền đất yếu sâu khó áp dụng

Nhìn chung, các giải pháp chống giữ các thành hố đào có thể được mô tả như trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Các giải pháp chống giữ các thành hố theo kinh nghiệm [6].

- Cọc xi măng đất (không hoặc 1 tầng chống, neo)

6m < H ≤ 10m - Tường cừ thép (1 - 2 tầng chống, neo)

- Cọc xi măng đất (1 - 2 tầng chống, neo)

- Tường vây barrette (1 - 2 tầng chống, neo) tuỳ theo điều kiện nền đất, nước ngầm và chiều dài tường ngập sâu vào nền đất

H > 10m - Tường vây barrette ( ≥ 02 tầng chống, neo)

- Tường cừ thép ( ≥ 2 tầng chống, neo) nếu điều kiện địa chất và hình học hố đào thuận lợi

1.5 Tổng quan về việc thiết kế tường vây

1.5.1 Thiết kế tường vây dạng tường trong đất

1.5.1.1 Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường

Tường trong đất khi dùng làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng, thì có thể hoặc không chiu tải trọng thẳng đứng Ntc do công trình bên trên gây nên Trong trường hợp tổng quát, thì phải đảm bảo cho sức chịu của đất dưới chân tường lớn hơn tải trọng của công trình cộng với tải trọng bản thân của bức tường gây nên tai chân tường được xác định theo công thức sau:

tc tc tc tc

R b

G N

Trong đó:

Ptc - áp lực tiêu chuẩn dưới chân tường (T/m2)

Ntc - tải trọng công trình trên mỗi mét dài (T/m)

Gtc - trọng lượng bản thân của, mỗi mét dài tường, (T/m)

Rtc - sức chịu tải của đất nền dưới chân tường (T/m2)

b - chiều rộng của tường trong đất (m)

Hình 1.10 Sơ đồ kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường trong đất

Xác định theo công thức:

tc tc

DC Bh

Ab

Trong đó:

b - chiều rộng bức tường (chiều rộng Barrete) (m);

h - chiều sâu bức tường (m);

γ - dung trọng của lớp đất dưới tường (T/m3);

’ - dung trọng trung bình của các lớp đất từ chân tường đến mặt đất, T/m3;

Cct - lực dính tiêu chuẩn của lớp đất dưới chân tường, T/m2;

A, B, D - các thông số phụ thuộc góc ma sát trong 0 của lớp đất dưới chân tường, tra theo bảng sau:

Bảng 1.4 Các thông số A, B, D phụ thuộc vào 0

1.5.1.2 Tính toán tường chắn không neo

Tường chắn này chỉ áp dụng có nhà có tầng hầm không sâu hơn 4m Sơ đồ tính được trình bày trong (hình 1.11)

Hình 1.11 Sơ đồ tính toán tường tầm hầm không neo:

a) Sơ đồ tường, b) Sơ đồ áp lực đất, c) Sơ đồ mô men Quan niệm rằng tường bêtông cốt thép là một vật cứng, nên dưới tác dụng của

áp lực đất, thì nó sẽ quay quanh một điểm C, gọi là điểm ngàm, cách đáy hố đào một đoạn Zc = 0,8h2 (trong đó h2 là chiều sâu của tường dưới đáy hố đào)

Ở đây phải xác định hai số liệu quan trọng, đó là độ sâu cần thiết của tường và

mô men uốn Mmax để tính cốt thép cho tường vây Trình tự được tiến hành như sau:

 Xác định các hệ số áp lực chủ động và áp lực bị động của đất vào tường + Hệ số áp lực chủ động:

a h

a c Z

 Lực đẩy ngang lớn nhất dưới chân tường vào đấy:

2 2 1 1 3

2

2 2 1 2

2 max

2 3 3 2

2

h Z h Q h h Q h

Q Q h

1

3 0 1

2 0 0 1 1 max

6

Z Z

h Q

1.5.1.3 Tính toán tường chắn có một hàng neo

Hình 1.12 Sơ đồ tính toán tường có một hàng neo a) Sơ đồ tính toán, b) Biểu đồ mô men

Sơ đồ này thường áp dụng cho nhà cao tầng có 2 tầng hầm (Với hố đào sâu khoảng 8m - 10m)

Điều kiện cân bằng ổn định tường như sau:

2

(1.13) Trong đó:

max

6 Z

a Z N

1.5.1.4 Tính toán tường chắn có nhiều hàng neo

Áp dụng đất nên tường cừ được xác định theo phương pháp của K Terzaghi Biểu đồ rút gọn áp lực bên của đất lên tường có nhiều gối (do các thanh chống khi thi công) hoặc có nhiều neo (tạm thời hay lâu dài) đối với đất rời và đất dính được thể hiện ở (hình 1.13)

Trị số cực đại áp lực ngang của đất tác dụng lên tường chắn:

 Đối với đất rời:

Dùng Pmax xác định nội lực ở bên trong tường chắn

Hình 1.13 Biểu đồ rút gọn áp lực bên của đất lên tường chắn đất có nhiều hàng neo:

a) đất rời, b) đất dính

Các mô men uốn trong tường và các phản lực ở gối (hoặc neo) được xác định như trong những dầm một nhịp có chiều dài bằng khoảng cách giữa các gối (hoặc neo) Phần trên cùng của tường được tính như một dầm công xôn có chiều dài bằng khoảng cách từ đỉnh tường đến hàng gối tựa (hoặc neo) thứ nhất Gối tựa dưới cùng đặt tại đáy hố móng

Các mômen uốn trong tường và các phản lực ở gối xác định như dầm liên tục

Sơ đồ tính toán trong trường hợp này được mô tả như trong hình 1.14

Hình 1.14 Sơ đồ tính và biểu đồ momen trong tường nhiều neo

Khi tính toán tường cừ có neo ứng suất trước, thì phải tính các ứng suất phụ phát sinh trong tường và neo do việc căng neo

Khi tính toán các ứng lực do lực căng trước neo, để đơn giản tính toán, người

ta xem tường như cứng tuyệt đối, tức là không xét ảnh hưởng của độ võng từng đến

sự phân bố của phản lực đất phát sinh khi căng neo, còn đất sau tường coi là nền đàn hồi Winkler với hệ số nền thay đổi tuyến tính theo chiều sâu

Sơ đồ lực tác dụng vào tường khi có các neo ứng suất trước được trình bày trên hình 1.14

Mô men MZa và lực cắt QZa trong tường cừ do lực căng trước neo được xác định theo công thức kinh nghiệm của V.M.zubkov:

L

Z L

Q L

Z S

K

n n

M L

Z Q

L

Z S

s K

Z - khoảng cách từ đỉnh tường đến tiết diện đang xét (m);

K - số lượng hàng neo theo chiều cao tường;

n - số liệu của hàng neo ( n = 1, 2, 3…k);

L - chiều sâu của tường( khoảng cách từ đỉnh tường đến chân tường) (m) ;

Hình 1.15 Sơ đồ lực tác dụng vào tường cừ khi có tác dụng của neo ứng suất trước

Từ MZ tính ra được thép dọc và QZ tính ra dược thép đai cho mỗi mét dài tường trong đất bằng bêtông cốt thép theo phương pháp thông thường của kết cấu

bê tông cốt thép Về cơ bản cấu tao thép trong tường trong đất cũng giống như trong cọc barét Chú ý là có loại tường trong đất thi công bằng cách đổ bêtông tại chỗ trên hiện trường và có loại đúc sẵn trong công xưởng rồi lắp ghép tại hiện trường Loại tường lắp ghép thường không sâu bằng tường đúc tại chỗ Khi tính thép cho tường lắp ghép cần phải chú ý việc vận chuyển và cẩu lắp các barét nên thường cốt thép trong tường lắp ghép nhiều trong tường đúc tại chỗ

1.5.2 Thiết kế tường vây bằng phương pháp số gia

1.5.2.1 Giới thiệu về phương pháp

Tường chắn nhiều thanh chống hoặc nhiều neo, nếu áp dụng phương pháp tính truyền thống là không kể đến sự biến dạng của thang chống và neo trong quá trình thi công đào đất và ta được kết quả: lấy mô men chống uốn bên không đào làm chính, nếu tính theo phương pháp dầm đẳng trị, cũng thu được kết quả tương tự như hình 1.16 đã thể hiện rõ Trong quá trình thi công thực tế, khi đào đất thân tường sẽ

có chuyển dịch, chống hoặc neo được lắp đặt vào khi thân tường đã có chuyển vị rồi, như thể hiện trong hình 1.16 Đối với trường hợp này trên đây cũng đã có giới thiệu sơ lược

Hình 1.16 Sơ đồ mômen theo phương pháp dầm tương đương

Hình 1.17 Sơ đồ quan hệ thanh chống với chuyển dịch của thân tường trong quá trình đào đất: 1) Chuyển dịch của tường sau lần đào thứ nhất; 2, 3) Chuyển vị của

tường sau lần đào thứ 2 và 3

Việc tính toán nội lực của kiểu tường trong đất có nhiều chống hoặc nhiều neo này, Y.K.Cheung… đã từng đưa ra thống kê và lí luận tương đối có hệ thống

Nhưng khi xét đến toàn bộ quá trình thi công đào và chống giữ hố và mối quan hệ giữa biến dạng của thanh chống hoặc neo với lực chống thì phương pháp số của phần tử hữu hạn v.v… là phương pháp tương đối lí tưởng Trong thực tế quá trình chịu lực của tường chắn là quá trình tác động đồng thời giữa đất, tường, chống (hoặc neo), nội lực của tường có liên quan với tính chất của đất, độ cứng của tường,

độ cứng của thanh chống (hoặc thanh neo) cũng như quá trình đào và chống Phương pháp tính toán nội lực của tường trong đất với nhiều chống (hoặc nhiều neo) trên cơ sở của phương pháp tính đơn giản hóa cọc, đất chịu tác động đồng thời của đất, tường, chống (hoặc neo) có kể toàn bộ quá trình thi công từng bước chống giữ (hoặc neo giữ) và từng bước đào đất, đồng thời lại dùng lí luận để chứng minh chính xác của nó và dùng kết quả tính toán thực tế để nói rõ

1.5.2.2 Lý thuyết tính toán

Với tường liên tục trong đất, lấy một mét dài làm đơn vị làm đơn vị tính toán

và xem nó là một dầm móng đàn hồi chịu tác động của áp lực đất: tác động của đất vào tường có thể biểu thị bằng một hệ thống lò xo đất giống như mô hình Winkler, còn hệ số độ cứng K của lò xo thì xác định bằng định nghĩa K = N/∆, ∆ là chuyển vị tìm được của Boussinesq từ lí thuyết đàn hồi, N là lực tương ứng, K xác định là hàm số modun biến dạng E0 của đất, hệ số Poatxông µs, diện tích đất chịu nén bi×d

do lò xo làm đại diện như được thể hiện trên hình 1.18 Đối với lò xo đất từ mặt đào trở lên nếu là chịu kéo thì lò xo không gây ra tác động vì đất không chịu lực kéo, khi đó K = 0, cho lực tập trung của một lò xo đất sinh ra là xi, cho diện tích mà lò

xo làm đại diện cho đất chịu nén là bi×d, d là độ rộng của phần tử tường, thường lấy

d = 1m, thì áp lực phân bố tác động trên diện tích ấy là:

0

1

E db

dx E

qd

i

s i

bE X

phản ánh bằng Es, do đó Es của lớp đất cứng là lớn thì ki tương ứng cũng lớn, cho nên ki được xác định từ đó có thể xét đến chênh lệch của ki của lớp mềm và lớp cứng có thể lập thành chương trình máy tính và đã được vận dụng vào nhiều công trình thực, đã chứng minh là giữa tính toán với kết quả thực đo là tương đối gần nhau

Hình 1.18 Sơ đồ tính toán theo phương pháp số gia

Trong hình 1.19a, thanh chống ở độ sâu H1 dưới mặt đất, tất yếu là phải đào đến độ sâu H1 + ∆H Khi đó, tải trọng tương ứng và sơ đồ tính toán như hình 1.19b

Oq1 là áp lực đất từ mặt đào trở lên, sau khi giải sẽ được phản lực x1

0

, x2 0

Hình 1.19 Sơ đồ quá trình tính toán của phương pháp số gia

Khi đặt thanh chống vào chỗ H1 bên dưới đỉnh tường, cho độ cứng lò xo của chống này là K, sau đó đào từ H1 + ∆H đến H2, sơ đồ tính toán của quá trình này như hình 1.19c, lượng tăng của áp lực đất là q1q2 mà khi đào tới H1 + ∆H, tức là ở

trạng thái như hình 1.19b, hai lò xo đất K1, K2 tác động vào thân tường có phản lực

X10, X20, còn khi đào từ H1 + ∆H, đến H2, đất ở lò xo này bị đào đi mất nên K1 và

K2 tương ứng không còn nữa, nó tương đương với hai lực ở trên tường mà về mặt tác dụng có độ lớn tương đương và có phương chiều ngược lại với x10, x20 như hình 1.19c

Do đó q1q2 và X10, X20,sẽ là số gia tải trọng của quá trình tăng này và do lò xo đàn hồi K và lò xo đất ở bên dưới mặt đào cùng nhau gánh chịu và khi giải sẽ tìm được các phản lực lò XoX31, X32, X33, X34 , X35, X36 như hình 1.19d, nội lực thân tường và phản lực lò xo tác dụng trên thân tường của quá trình tăng sẽ được lực tác động trên tường, như hình 1.19d thể hiện, tức là số gia nội lực thân tường và chuyển

vị thu được của quá trình hai lần tăng như hình 1.10b,c cộng dồn sẽ được nội lực và chuyển vị thân tường cuối cùng của quá trình thi công như thể hiện trong hình 1.10d Trên đây là quá trình tính toán của phương pháp số gia, nó hoàn toàn có thể dùng trong trường hợp có nhiều chống hoặc nhiều neo

1.5.2.3 Chứng minh lý luận của phương pháp

Khi đào đến H1 + ∆H, sơ đồ tính toán và phản lực lò xo của đất ở bên dưới mặt đào như hình 1.19b, tưởng tượng tách ra một phần của tường, thì khi đó ngoại lực tác động vào tường có áp lực đất ở trên mặt đào và phản lực lò xo ở bên dưới mặt đào, như hình 1.20a Lúc này hệ lực tác động lên tường là hệ lực cân bằng, khi lắp thanh chống vào chỗ H1 và đào từ H1 + ∆H đến H2, hệ lực không cân bằng đã biết tác động lên tường và tình hình gối tựa lò xo như hình 1.20b, hình 1.20a cho thấy là đào tới H2 thì nội lực và chuyển vị của thân tường có thể tính được từ hình 1.20b, sơ

đồ tính toán thể hiện trên hình 1.11b đã kể đến ảnh hưởng của việc lắp đặt thanh chống và trình tự thi công Nếu chúng ta chứng minh được kết quả của hình 1.20b là cộng dồn kết quả của hình 1.20b,c thì tính chính xác của phương pháp số gia đã được khẳng định Hình 1.20b có thể thu được từ cộng dồn hình 1.20c với 1.20d, kết quả của hình 1.20d và hình 1.20c là giống nhau, mà ngoại lực đã biết tác động lên tường ở hình 1.20c thì giống như hình 1.20a, chúng là một hệ cân bằng, cho là trên các lò xo gối tựa của hệ cân bằng 1.20c sẽ không sinh ra bất kì một lực mới nào nữa, do đó lấy phần tách ra ở tường của hình 1.20c, thì các ngoại lực tác động lên sẽ giống như kết quả của hình 1.20d Do đó, nội lực và chuyển vị của tường ở hình 1.20b có thể thu được kết quả cộng dồn hai hình 1.19b,c Với lý luận như vậy, thì trong tường có nhiều chống cũng có thể chứng minh được

Hình 1.20 Sơ đồ chứng minh lý luận tính toán theo phương pháp số gia

1.5.3 Nhận xét về các phương án thiết kế tính toán tường vây hiện nay

Nói chung, các phương pháp tính toán thiết kế tường vây tầng hầm nhà cao tầng hiện nay vẫn thường sử dụng các lý thuyết của các tác giả như Terzaghi, dầm trên nền đàn hồi lý thuyết Winkler… áp lực tường chắn đất

Ở trong nước, hiện nay các tác giả thường tính toán xác định chiều dầy tường vây trên cơ sở các bài toán giải tích có kết hợp với các phương pháp số bằng các phần mềm Các tác giả nghiên cứu về vấn đề này có thể kể tên như PGS.TS.Nguyễn

Bá Kế, GS.TSKH.Nguyễn Văn Quảng, TS.Nguyễn Thế Phùng Tuy nhiên, họ vẫn chưa xem xét sâu đến vấn đề mà vẫn chủ yếu dựa trên các lý thuyết tính toán chưa

đi sâu vào tính toán một công trình cụ thể Để áp dụng cụ thể các nghiên cứu và vận dụng các lý thuyết tính toán tác giả xin đi đến áp dụng vào công trình cụ thể.Để đi xác định biện luận lựa chọn chiều dầy tường vây hợp lý cho các tầng hầm nhà cao tầng Điều này đòi hỏi phải có các nghiên cứu bổ sung để tính toán lựa chọn loại hình tường vây và các tham số tường vây hợp lý cho các tầng hầm ở Việt Nam, đặc biệt là đối với công trình 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội

1.6 Nhận xét chương 1

Công trình tầng hầm nhà cao tầng đã được thiết kế và xây dựng nhiều tại các thành phố lớn trong và ngoài nước Cùng theo đó là sự nghiên cứu phát triển áp dụng của các phương pháp chống giữ thành hố đào cũng như các phương pháp tính toán ổn định thành hố đào Tại mỗi công trình cần phân tích điều kiện cụ thể của công trình để có thiết kế số lượng tầng hầm, giải pháp chống giữ và tính ổn định cho thành hố đào

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG

2.1 Khái quát chung

Xây dựng các công trình trong đô thị, khu vực đông dân cư luôn gặp phải các vấn đề: không gian thi công chật hẹp, công trường thi công nằm ngay gần nhà dân, gần đường giao thông…Khi triển khai thi công gặp phải rất nhiều vấn đề như: ách tắc giao thông, tiếng ồn, ô nhiễm môi trường trong thời gian thi công Đặc biệt với các công trình nhà cao tầng có tầng hầm, khi xây dựng các công trình này một phần công trình nằm trong lòng đất do đó gây ra các biến đổi: trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển với các đặc điểm như vậy có thể gây lún hư hại công trình lân cận nếu như không có giải pháp thi công thích hợp Do đó cần thiết phải lựa chọn phương pháp phù hợp thi công xây dựng các công trình

Nói chung hiện nay nguyên tắc chung của các phương pháp thi công tầng hầm bên dưới các tòa nhà cao tầng thì cơ bản phải đảm bảo được các yêu cầu tối thiểu sau:

- Phải đảm bảo sự ổn định của đất đá ở xung quanh hố móng các công trình tầng hầm;

- Đảm bảo điều kiện ổn định để cung cấp được việc đào, cắt xây dựng tường hố móng một cách an toàn tiện lợi;

- Đảm bảo được sự thích ứng, tương thích của kết cấu chống giữ và đất đá xung quanh các thành hố đào;

- Cung cấp ổn định, thiết lập được các bước khai đào một cách phù hợp tránh ảnh hưởng đến đất đá và các công trình xây dựng lân cận xung quanh;

- Quá trình xây dựng phải đảm bảo công tác thoát nước liên tục và tránh làm ảnh hưởng đến mực nước ngầm hoặc các đường ống nước ngầm cung cấp cho các hộ dân hoặc khu công nghiệp lân cận;

- Quá trình xây dựng thì phải đảm bảo việc di dời đất đá an toàn và tránh ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

2.2 Phân tích các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến thiết kế và thi công tường vây

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thiết kế, thi công Do đó chúng ta cần phải phân tích và đánh giá các yếu tố này một cách cụ thể, xem xét sự ảnh hưởng của chúng đến quá trình thiết kế, thi công các tầng hầm để tìm ra các giải pháp thi công phù hợp cho từng điều kiện cụ thể

2.2.1 Các thông số địa cơ học đánh giá tính chất của đất nền bằng các thí nghiệm trong phòng

* Rây để phân loại cát:

- Cát to hạt lớn 0,50mm trên 50% trọng lượng

- Cát trung chứa hạt lớn hơn 0,25% trên 50% trọng lượng

- Cát nhỏ chứa hạt lớn hơn 0,10% trên 75% trọng lượng

- Cát bụi chứa hạt nhỏ hơn 0,10% trên 75% trọng lượng

* Phân loại đất theo thành phần hạt sét (Φ ≤ 0,005mm)

* Sàng để phân loại cuội sỏi và đá dăm

- Cuội sỏi: Hạt tròn đường kính lớn hơn 2mm chiếm trên 50% theo trọng lượng

- Đá săm: Hạt sắc cạnh, có đường kính lớn hơn 2mm chiếm trên 50% trọng lượng

* Xác định độ chặt của của cát theo hệ số rỗng e

+ Đối với cuội sỏi, cát to, cát trung:

-Khi có e < 0,55: trạng thái chặt

- Khi có 0,55 < e < 0,65: Trạng thái chặt vừa

- Khi có e > 0,65 trạng thái rời xốp

+ Đối với cát nhỏ

- Khi có e < 0,6: trạng thái chặt

- Khi có 0,6 < e < 0,70: Trạng thái chặt vừa

- Khi có e > 0,70 trạng thái rời xốp

+ Đối với cát bụi:

-Khi có e < 0,6: trạng thái chặt

- Khi có 0,6 < e < 0,8: Trạng thái chặt vừa

- Khi có e > 0,80 trạng thái rời xốp

* Xác định trạng thái của đất theo độ sệt B (hoặc I)

-Đất ở trạng thái rắn khi có B ≤ 0 tức là W ≤ Wp

- Đất ở trạng thái nửa rắn khi B ≤ 0,2

- Đất ở trạng thái dẻo cứng khi có 0,25 ≤ B ≤ 0,50

- Đất ở trạng thái dẻo mềm khi 0,5 ≤ B ≤ 0,75

- Đất ở trạng thái dẻo nhão khi 0,75 ≤ B ≤ 1

- Đất ở trạng thái nhão khi B > 1

* Xác định tính chất của đất theo góc ma sát trong φ 0

2.2.2 Các tham số của nước ngầm

Trong xây dựng công trình ngầm trong đó có xây dựng tầng hầm nhà cao tầng các nhân tố địa chất đóng vai trò quyết định trong nhiều vấn đề lớn kể từ việc xác định tính khả thi tới giá thành công trình Khác với các loại công trình khác, trong công trình ngầm, đất không chỉ chịu tải, mà còn như là môi trường bảo vệ công trình Khi thi công các hố đào sâu, ngay từ ban đầu, độ bền của đất giữ cho thành hố đào ổn định cho tới khi các biện pháp chống đỡ gia cường được thi công lắp dựng và làm việc Ngay cả khi thiết kế gia cường, cường độ của đất cũng được tính toán tham gia mang tải góp phần ổn định công trình Đất đá xung quanh công trình ngầm, về một khía cạnh nào đó, có thể xem như là vật liệu xây dựng tương tự như sắt thép, bê tông trong các dạng công trình khác Tuỳ theo từng điều kiện địa chất công trình riêng biệt khi xây dựng công trình ngầm, từ đó lựa chọn công nghệ và áp dụng phương pháp thi công hợp lý

Điều kiện địa chất công trình là tổng hợp toàn bộ các yếu tố địa chất tự nhiên của một khu vực có ảnh hưởng tới công tác thiết kế, thi công và quá trình sử dụng công trình Điều kiện địa chất công trình bao gồm các yếu tố sau:

- Điều kiện địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu;

- Cấu tạo địa chất: Nền đất có bao nhiêu lớp đất, chiều dày mỗi lớp, loại đất gì, các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất, cốt tự nhiên

- Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất đá;

- Các hiện tượng địa chất động lực khu vực: Khi thiết kế và xây dựng cần tính đến trạng thái động học của khu vực đô thị có ảnh hưởng nhiều đến điều kiện địa kỹ thuật như: động đất, các dòng thấm, dòng chảy, trượt lở…

- Đặc điểm Địa chất thủy văn: Cần nắm rõ về điều kiện địa chất thủy văn như: chiều sâu mực nước ngầm, chế độ và tính chất hóa lý của nước dưới đất Bởi khi đào đất

sẽ làm phá vỡ trạng thái cân bằng của nước dưới đất, làm thay đổi áp lực nước lỗ rỗng, làm tăng tốc độ thấm và thay đổi hoạt tính lý hóa của nước Quá trình đào sâu vào khối đất chứa nước sẽ có dòng nước ngầm chảy vào hố đào, do đó cần có biện pháp đặc biệt để hút nước, hạ mực nước ngầm, gia cường bằng phương pháp hóa học hoặc đóng băng đất Nước trong đất tạo nên áp lực thủy tĩnh tác dụng lên công trình, làm cho công trình ngầm chịu lực đẩy nổi, đồng thời có thể phá vỡ sự ổn định của khối đất do giảm độ bền và làm tơi xốp đất rời Từ đó tiến hành thống kê các chỉ tiêu cơ lý để tính toán

2.3 Ảnh hưởng của các thông số hình học của hố móng đến từng vây

Hình dạng hố móng các tầng hầm nhà cao tầng thì rất đa rạng và phong phú, chúng có thể được chia ra làm các dạng sau:

- Hố đào không sâu, điều kiện địa chất thuận lợi, đất dính, góc ma sát trong lớn thì

ta tiến hành theo phương pháp đào mở theo mái dốc tự nhiên mà không cần biện pháp chống giữ, bảo vệ thành hố đào

- Hố đào sâu, khối lượng đào lớn thì có thể áp dụng phương pháp đào thành nhiều tầng

+ Nếu điều kiện mặt bằng, địa chất và quy mô công trình không cho phép tiến hành đào theo mái dốc tự nhiên, ta phải có biện pháp bảo vệ thành hố đào trước

Hình 2.1 Các sơ đồ về hình dạng hố móng xây dựng nhà cao tầng

2.4 Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến thi công tường vây

Khoa học công nghệ và trình độ trang bị kỹ thuật là một trong những yếu tố tiên quyết, quan trọng quyết định phương pháp thi tường vây công xây dựng công trình

Trên thế giới thì việc thi công tường vây các công trình ngầm tầng hầm nhà cao tầng đã trở thành khá phố biến vì thế mà các phương pháp thi công, kỹ thuật, máy móc phát triển rất nhanh và đa dạng Việc phân tích đánh giá các yếu tố để tìm gia phương pháp thi công hợp lý cho ta nhiều sự lựa chọn tối ưu Tuy nhiên với điều kiện một quốc gia đang hội nhập, ngành xây dựng công trình hầm ngầm nhà cao tầng ở nước ta với xu hướng hiện đại hóa và hội nhập sâu thì ngày càng được

xã hội quan tâm và chú ý nhiều Việc lựa chọn phương pháp thi công đào đất phụ thuộc vào loại móng, khối lượng đất đào, thời gian thi công theo kế hoạch, mặt bằng thi công, nhân lực, máy móc thiết bị và hiệu quả kinh tế

Các phương pháp đào đất hố móng trên thực tế có thể chia ra ở dạng đào đất bằng thủ công và đào đất bằng cơ giới Với công trình đất có khối lượng ít thường đào đất bằng thủ công hoặc thủ công kết hợp với cơ giới Với công trình đất có khối lượng lớn nên áp dụng phương pháp thi công cơ giới

- Đào và vận chuyển đất bằng phương pháp thủ công: Đối với công trình đào hố móng thi công tầng hầm nhà cao tầng thì khối lượng công tác đất lớn, nên phương pháp này chỉ là phụ trợ tại những vị trí mà máy móc cơ giới bị hạn chế sử dụng

- Đào và vận chuyển đất bằng máy đào: Phương pháp đào đất bằng máy cho năng suất cao, giảm công việc nặng nhọc cho người công nhân Đào đất bằng máy khi khối lượng đất hố móng nhiều, mặt bằng thi công thuận lợi, máy đổ đất trực tiếp vào ô tô, rút ngắn được thời gian thi công

Thi công cơ giới công tác đất chỉ được tiến hành trên cơ sở đã có thiết kế thi công (hoăc biện pháp thi công) được duyệt Công tác thi công được lựa chọn cũng phụ thuộc vào khối lượng, điều kiện thi công công trình và tiến độ thực hiện Việc lựa chọn phương án thi công được thực hiện trên cơ sở:

+ Phương án thi công hợp lý nhất;

+ Lựa chọn công nghệ thi công hợp lý cho từng phẫn, từng đoạn, từng công trình; + Lựa chọn các loại máy móc, phương tiện vận chuyển theo cơ cấu nhóm máy hợp

lý nhất, phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật Nêu sơ đồ làm việc của máy

Trước khi thi công, phải kiểm tra đối chiếu, hiệu chỉnh chính xác lại địa hình, địa chất thủy văn của công trình và của khu vực làm việc để đề ra các biện pháp kỹ thuật phù hợp và an toàn lao động Phải đề ra các biện pháp phòng chống lún, sạt

lở, ngập lụt, lầy thụt v.v khi mưa bão

Các máy móc làm việc phải đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật Máy đào gẩu ngửa dùng để đào tất cả các loại đất Đối với đá, trước khí đào cần làm tơi trước Với các máy đào lắp thiết bị gầu dây, gầu sấp, gầu ngoạm dùng để đào những nơi đất yếu, sình lầy, đào các hố có thành đứng, vét bùn, bạt mái dốc, đào đất rời v.v

Chỗ đứng của máy đào phải bằng phảng, máy phải nằm toàn bộ trên mặt đất Khi đào đất, phải bảo đảm thoát nước trong khoang đào Độ dốc nền khoang đào hướng phía ngoài, trị số độ dốc không nhỏ hơn 3% Khi đào bắt đầu từ chỗ thấp nhất Chiều cao khoảng thích hợp với máy đào trong thực tế có thể được tham khảo như trong bảng 2.1