Luận văn thạc sĩ : Phân tích ứng xử của công trình hố đào tòa nhà VICEM, Cầu Giấy, Hà Nội có xét đến sự làm việc đồng thời giữa kết cấu và đất nền

Một giếng chìm có kết cấu thành mỏng, gồm nhiều đoạn đúc sẵn có đường kính 37.8m, sâu 57.8m đã hạ vào trong đất có điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn hết sức phức tạp vào

L ỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô đã giảng dạy trong

ch ương trình cao học chuyên ngành Địa Kỹ Thuật và Công trình ngầm, những người đã truyền đạt cho em những kiến thức hữu ích về các môn học trong chương trình đào tạo, làm cơ sở cho em thực hiện luận văn này

Em xin chân thành c ảm ơn PGS.TS Nguyễn Hồng Nam đã tận tình giúp đỡ cho

em trong th ời gian thực hiện luận văn Rất nhiều tài liệu hữu ích em đã nhận được

t ừ thầy và nó giúp cho em rất nhiều trong việc thực hiện luận văn này

Sau cùng , em xin được cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những người luôn ủng hộ, động viên em trong suốt quá trình học tập tại trường và trong thời gian thực hiện

lu ận văn này

Do th ời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu của bản thân còn hạn chế nên

lu ận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp c ủa các thầy cô

Hà N ội, 23/05/201

H ọc viên

Nh ữ Văn Dũng

B ẢN CAM KẾT HỌC VIÊN

Tôi xin cam k ết rằng, tất cả nội dung thể hiện trong luận văn là sản phẩm nghiên

c ứu của tôi, các số liệu sử dụng trong quá trình tính toán là hoàn toàn trung thực Tôi xin ch ịu toàn bộ trách nhiệm của mình về nội dung luận văn trước Ban giám

hi ệu nhà trường

H ọc viên

Nh ữ Văn Dũng

CHƯƠNG 1.CHƯƠNG 1 T ỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng hố móng sâu trên thế giới

Công trình có tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế giới, hầu hết các công

trình nhà cao tầng đều có tầng hầm Độ sâu cũng như số tầng hầm phụ thuộc vào

điều kiện địa chất, công nghệ và công năng sử dụng của công trình Đa phần các

công trình đều có từ 1 đến 3 hoặc 4 tầng hầm, cá biệt có những công trình vì yêu

cầu công năng sử dụng có đến 5÷10 tầng hầm Đa số các công trình nhà cao tầng

có tầng hầm sâu tập trung chủ yếu ở các nước phát triển như: Mỹ, Philipin,

Australia, Đài Loan… Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nước đang phát

triển cũng xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm sâu ngày càng nhiều như: Singapore,

Thailand,… cho thấy sự cần thiết cũng như xu thế phát triển tất yếu của công trình

nhà cao tầng có nhiều tầng hầm

Vì công trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng rất lâu trên thế giới nên quy

trình công nghệ, thiết bị dùng để xây dựng công trình có nhiều tầng hầm cũng rất

phát triển với nhiều công nghệ hiện đại, tiên tiến Việc lựa chọn công nghệ xây

dựng tùy thuộc vào từng đặc điểm cụ thể của công trình Một số công nghệ, giải

pháp chống đỡ thường được sử dụng phổ biến để xây dựng công trình có nhiều tầng

hầm trên thế giới: tường cừ thép, tường cừ bằng cọc nhồi bêtông cốt thép (BTCT),

tường cừ bằng cọc xi măng đất, tường cừ BTCT thi công bằng công nghệ tường

trong đất hoặc các tấm BTCT đúc sẵn…

Hầu như các thành phố lớn trên thế giới, do cần tiết kiệm đất đai và giá đất ngày

càng cao nên đã tìm cách cải tạo hoặc xây mới các đô thị của mình với ý tưởng

chung là triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích

khác nhau về kinh tế, xã hội, văn hóa và môi trường

Một số ngành công nghiệp do yêu cầu của dây chuyền công nghệ ( như nhà máy

luyện kim, cán thép, làm phân bón ) cũng đã đặt một phần không nhỏ dây chuyền

đó nằm sâu dưới mặt đất

Formatted: Bullets and Numbering

Các trạm bơm lớn, công trình thủy điện cũng cần đặt sâu vào long đất nhiều bộ phận chức năng của mình với diện tích đến hang vài chục ngàn mét vuông và sâu đến hàng trăm mét

Hướng xây dựng “ thành phố theo chiều thẳng đứng” rất ưu việt trong những thập niên tới Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị bằng cách đi sâu vào lòng đất là một trong những biện pháp giải tỏa sự đông đúc mật độ dân cư của họ cùng với 2 giải pháp là lên cao và lấn biển Ở Tokyo đã có quy định khi xây nhà cao tầng phải

có ít nhất 5-8 tầng hầm Ở Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2-3 tầng hầm dưới mặt đất ở các tòa nhà cao tầng, có nhà đã thiết kế đến 5 tầng hầm, kích thước mặt bằng lớn nhất đã lên đến 274x187m, diện tích khoảng 51.000m2, hố móng sâu nhất tới 32m

Hình 1 1 Một công trình ngầm tại Trung Quốc( Nguồn: Internet)

Một gara lớn có kích thước 156x54x27m gồm 7 tầng được xây dựng đầu tiên ở Mátcơva, có sức chứa 2000 ô tô con mà nếu làm trên mặt đất cần 50.000m2 Để xây dựng công trình này, người ta đã phải đào 274.000m3 đất, 4000m3 bê tông đổ tại

chỗ và 19.500m3bê tông đúc sẵn

Một giếng chìm có kết cấu thành mỏng, gồm nhiều đoạn đúc sẵn có đường kính 37.8m, sâu 57.8m đã hạ vào trong đất có điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn hết sức phức tạp vào năm 1972 tại Mikahilovski (Nga) (Theo Nguyễn Bá

Kế, 2012)

Mặc dù công trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế giới với nhiều những công nghệ khác nhau, tuy nhiên, do mức độ khó khăn, phức tạp, ẩn chứa nhiều rủi ro nên việc thi công tầng hầm công trình trên thế giới đã xảy ra không ít sự cố, tai nạn mà điển hình là sự cố công trình trạm bơm nước thải

Bangkok – TháiLan có kích thước 20,3m đường kính, sâu 20,2m, bị sập ngày 17 –

8 –1997 khi vừa hoàn tất công tác đào và lắp đặt hệ thanh chống Kết cấu của công trình gồm hệ tường vây liên kết (diaphragm wall) giữ vai trò như tường chắn khi thi

công đào sâu và giữ vai trò tường hầm sau khi đúc bê tông các bản sàn hầm Đặc biệt là công trình này có kích thước hoàn toàn giống một công trình tương tự đã thi công thành công ở Frankfurt - Đức

1.2 Tổng quan về tình hình xây dựng hố móng sâu ở Việt Nam

Trong những năm gần đây ở nước ta, tại các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh cũng bắt đầu sử dụng các tầng hầm dưới các nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục mét và chiều sâu của tường trong đất đến trên 40m, tổng số có đến trên 10 công trình

HN

- Tường barrette

- Đào hở, chống bằng dàn thép

4 VP và Chung cư 47 Huỳnh

Thúc Kháng VNCC Đông Dương - Tường barrette

9 Trụ sở văn phòng 59

Quang Trung

Cty KT& XD- Hội KTS Cty XD sHN ố 1,

- Tường barrette

- Neo trong đất

13 Pacific Place 83 Lý Thường Kiệt

Archrtype, Pháp

Cty XD Sông

Đà 2

- Tường barrette

- Top – down

Như đã trình bày ở trên, việc thi công công trình ngầm vẫn gặp rất nhiều những rủi ro Ở Việt Nam, sự cố công trình ngầm tại tòa cao ốc Pacific nằm trên đường Minh Khai, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh là một sự cố điển hình trong việc xây dựng công trình ngầm tại Việt Nam

Tòa cao ốc Pacific được cấp phép xây dựng tháng 2/2005, diện tích mặt bằng 1.750 m2, cao 78.45m, gồm ba tầng hầm và 1 tầng kỹ thuật (chiều sâu 11.8m); 1 trệt và 20 tầng lầu; tổng diện tích sàn xây dựng là trên 22.000 m2 Tuy nhiên trong quá trình thi công, chủ đầu tư cao ốc Pacific đã điều chỉnh thiết kế (tuy chưa được Sở Xây dựng thành phố cho phép) lên thành sáu tầng hầm (chiều sâu 21.1m), một tầng trệt, 21 lầu, tổng diện tích sàn xây dựng lên tới hơn 41.000m2 với

hệ khung gồm 16 cột có tiết diện 1400x1400 mm và sàn ngang Công trình sử dụng móng bè BTCT đặt trên 65 cọc barrette kích thước 2.8x1.2m sâu 67m Theo thiết

kế, hệ tường vây gồm 50 tấm panel kích thước từ 2.8 đến 5.7m, dày 1m sâu 45m nhưng khi thi công Công ty Pacific đã thay đổi thành 24 panel kích thước 2.8 đến 7.7m, dày 1m sâu 45m Gioăng cách nước giữa các tấm panel không được chỉ định chiều dài trong thiết kế nên đơn vị thi công chỉ đặt đến đáy tầng hầm, tức khoảng 22m Thi công các tầng ngầm theo phương pháp “bán ngược” (semi top-down) sử dụng hệ chống đỡ ngang là hệ dầm sàn BTCT dày 230mm và 250mm tựa lên cột biên tạo ra hệ chống ngang phía trong tường vây

Hình 1 3 Hố móng tòa cao ốc Pacific

Do không có hệ quan trắc để theo dõi diễn biến (lực và chuyển vị/biến

dạng) của hệ kết cấu chống giữ hố đào và công trình chung quanh nên những thông tin sau đây chủ yếu thu thập từ các phương tiện truyền thông và người chứng kiến lúc xảy ra sự cố

- Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi công sàn tầng hầm, đến tháng 10/2007 thi công được bốn tầng hầm và bắt đầu thi công tầng hầm thứ 5 Trước khi xảy ra sự

cố đã thi công xong các panel tường vây, cọc barrette và thi công đổ bê tông đến sàn tầng trệt tại các trục 1-3 và 6-8 Phần khoảng hở từ trục 3 đến trục 6 sử dụng các thanh thép I400 để làm hệ thanh chống đỡ tường vây

- Ngày 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi đang đào đất để chuẩn bị đổ bê tông móng thì ở vị trí tiếp giáp tường vây tại cao trình âm 21m so với cốt nền tầng trệt

của công trình Pacific, tường vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35 cm, dài 168 cm

Do áp lực mạnh của nước ngầm tại vị trí lỗ thủng nên gây tràn nước và lôi đất phía ngoài tường vào trong tầng ngầm, do đó khoảng 19 giờ thì dãy nhà trụ sở Viện

Khoa học Xã hội vùng Nam Bộ gồm 1 trệt 2 lầu bất ngờ đổ sập, bị vùi sâu dưới lòng đất

hơn 10m; phần còn lại của khu nhà cũng có nguy cơ đổ sập

Hình 1 4 Sự cố công trình ngầm tại tòa cao ốc Pacific

- Lúc 17 giờ ngày 23 tháng 1 năm 2008, hơn 2 tháng sau sự cố sập Viện Khoa học Xã hội vùng Nam Bộ, trong khu vực để xe của Sở Ngoại vụ tại số 6

Alexandre de Rode, quận 1, đấu lưng với cao ốc Pacific, sụt lún một lỗ rộng 10m2, sâu 3m làm 4 xe gắn máy rơi xuống hố và nứt tường ở khu vệ sinh

Hình 1 5 S ụt nhà để xe và nứt nhà vệ sinh tại tòa nhà bên cạnh cao ốc Pacific

Ngoài sự cố của cao ốc Pacific, một sự cố xảy ra trong quá trình thi công công trình, thì sự cố sau khi công trình đi vào sử dụng cũng gặp rất nhiều trong thực tế

Ví dụ như các sự cố ngập nước tầng hầm là sự cố phổ biến hay xảy ra nhất khi công trình ngầm đưa vào sử dụng

Hình 1 6 Ngập nước tại tầng hầm (Nguồn: Internet)

Qua sự cố về công trình ngầm trên, ta thấy rằng việc thi công công trình ngầm luôn có thể gặp phải những sự cố gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tài sản và tính mạng con người Do vậy, để đảm bảo tính an toàn cũng như kinh tế cho việc xây dựng công trình ngầm, vấn đề thiết kế và thi công công trình ngầm cần phải được quan tâm đặc biệt

1.3 Những vấn đề cần nghiên cứu đối với bài toán thiết kế, thi công hố móng sâu

Để tránh hay hạn chế những sai sót hoặc sự cố xảy ra trong lúc thiết kế và thi công hố móng sâu, cần phải thỏa mãn các yêu cầu chung nhất sau đây theo tổng kết kinh nghiệm của thế giới

Về mặt thiết kế kết cấu chắn giữ hố móng và nền của nó phải tính theo 2 nhóm trạng thái giới hạn sau đây:

- Nhóm 1cần thỏa mãn về:

+ Ổn định vị trí của tường, chống trượt, lật, xoay;

+ Ổn định sức chịu tải và ổn định cục bộ của nền;

+ Cường độ của các cấu kiện và mối nối;

+ Sức chịu tải và độ bền của các kết cấu neo;

+ Ổn định và độ bền của kết cấu thanh chống;

+ Ổn định thấm của nền

- Nhóm 2 cần thỏa mãn về:

+ Tính theo biến dạng nền, tường chắn và cấu kiện của nó;

+ Tính các cấu kiện của kết cấu tường theo sự phát triển của vết nứt;

+ Ổn định của thành hố đào khi tường làm việc trong đất;

+ Kể đến ảnh hưởng của hố đến công trình lân cận

Về mặt thi công cần chú ý:

+ Đặc điểm công nghệ và trình tự thi công, thao tác;

+ Bơm hút nước, neo đất, kết cấu thanh chống;

+ Khả năng thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất có liên quan tới quá trình khoan, đóng và các tác động công nghệ khác;

+ Sự cần thiết của kết cấu chắn giữ chống thấm nước;

+ Sự cần thiết dùng các giải pháp kết cấu để giảm áp lực lên tường chắn ( cấu kiện giải tỏa tải trọng, vải địa kỹ thuật, đất có cốt…)

Trước khi thực hiện việc thiết kế và thi công hố đào sâu cần nghiên cứu kỹ các vấn đề sau đây:

1.3.1 Tính toán áp lực đất, nước

1.3.1.1 Áp d ụng lí luận áp lực đất kinh điển

Trong hơn chục năm qua kể từ khi cải cách và mở cửa, giới khoa học kỹ thuật ở Trung Quốc đã làm nhiều thí nghiệm nghiên cứu về áp lực đất của công trình hố móng và cho thấy rằng kết quả tính toán theo lí luận áp lực đất kinh điển là tương đối phù hợp với thực tế tại các vùng đất yếu như Thượng Hải, Thiên Tân…Còn các vùng đất không bão hòa như Bắc Kinh chẳng hạn, tính toán áp lực đất cũng vẫn dùng lí luận áp lực đất kinh điển và các phương pháp thí nghiệm thường hay làm để xác định các chỉ tiêu cường độ, nhưng kết quả tính toán có vênh nhiều so với thực tế Với các vùng đất có mực nước ngầm sâu, độ ẩm của đất thấp thì lại tỏ ra quá an toàn

1.3.1.2 Tính riêng và tính g ộp áp lực đất, nước

Hiện nay, các chuyên gia ở nhiều nước thường tính riêng áp lực đất với loại đất

có tính thấm nước mạnh như cát, sỏi, đá…điều này trên căn bản đã được công nhận rộng rãi Còn đối với vấn đề với áp lực đất nước của loại đất có tính thấm ít như đất mịn, đất sét thì nhận thức vẫn còn khác nhau Tính gộp áp lực đất nước về lý luận đang còn khiếm khuyết, nhưng thực tế lại tương đối dễ dàng , thêm vào một số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm là có thể tiếp cận được với tình hình thực tế

1.3.2 Tính toán bằng lý luận và hiệu chỉnh theo kinh nghiệm

Do sự hạn chế về trình độ phát triển của cơ học đất, một số tính chất của đất vẫn còn khó biểu thị bằng định lượng Hơn nữa, trong khi vận dụng nghiên cứu về tính chất của đất lại đưa ra quá nhiều giả thiết đơn giản hóa, cho nên, kết quả tính toán chưa chắc đã tin cậy, nhất thiết phải được hiệu chỉnh bằng kinh nghiệm thực tiễn

1.3.3 Khống chế mực nước ngầm

Qua việc điều tra trên 130 sự cố công trình hố móng trong những năm gần đây ở Trung Quốc, cho thấy: phần lớn sự cố có liên quan tới nước ngầm Vì vậy, nhận thức chính xác quy luật thấm của các loại đất, thiết kế kết cấu chắn nước thật khoa học, bảo đảm ngăn thấm có hiệu quả, là những khó khăn chủ yếu trong việc ngăn chặn nước ngầm

1.3.4 Hi ệu ứng thời gian, không gian của công trình hố móng

Đây là đặc trưng chủ yếu của công trình hố móng, trong đó, hình dạng mặt bằng,

độ sâu đào, hoàn cảnh xung quanh, điều kiện tải trọng, thời gian đào hố dài hay ngắn, đều có ảnh hưởng rất lớn đến chịu lực và biến dạng Nhất là trong những vùng đất yếu, do đào hố và hạ nước ngầm sẽ làm cho nước trong đất biến đổi, khung cốt đất lại có đặc trưng xúc biến, do đó, cần phải kể đến trạng thái chịu lực không gian cũng như trạng thái ứng suất và biến dạng thay đổi theo thời gian của nó

Lí luận về hiệu ứng thời gian và không gian này, hiện nay đã được các chuyên gia rất coi trọng, nhưng vận dụng nó trong thiết kế thi công như thế nào thì đang còn phải chờ một bước phát triển hoàn thiện hơn nữa

1.3.5 Khống chế biến dạng của hố móng

Đây chính là nội dung quan trọng của hiệu ứng thời gian, không gian, cũng là một vấn đề lớn được mọi người chú ý trong công trình hố móng Vấn đề biến dạng của hố móng bao gồm đất ở vùng hố móng do đào hố, hạ nước ngầm làm cho mặt nền bị biến dạng lún xuống, đồng thời cũng bao gồm vấn đề bản thân kết cấu chỗng giữ biến dạng nghiêng vào phía trong hố

1.4 Tóm tắt chương 1

Chương 1 tổng quan về tính cấp thiết của việc xây dựng công trình ngầm trong thời điểm hiện nay Nêu ra tình hình xây dựng công trình ngầm trên thế giới và tại Việt Nam trong những năm gần đây Bên cạnh đó là những sự cố về công trình ngầm đã xảy ra trên thế giới và tại Việt Nam để thấy rõ được mức độ nghiêm trọng khi có sự cố xảy ra

Trong chương này, các vấn đề cần nghiên cứu khi tính toán thiết kế và thi công một công trình ngầm cũng được nêu ra nhằm thấy rõ được việc thiết kế, thi công một công trình hố đào sâu là một công việc đòi hỏi kinh nghiệm của người thiết kế, thi công; kỹ thuật thi công và các vấn đề còn hạn chế trong thiết kế tính toán hố đào sâu

CHƯƠNG 2.CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.2.1 Đặc điểm thi công hố đào sâu

2.1.1 Đặc điểm chung của công trình hố móng

Công trình hố móng là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là

tương đối nhỏ nhưng lại liên quan tới tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi

vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhau

- Do hố móng là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc lớn, là

trọng điểm tranh giành của các đơn vị thi công, lại vì kỹ thuật phức tạp, phạm vi

ảnh hưởng rộng, nhiều nhâ tố biến đổi, sự cố hay xảy ra, là một khâu khó về mặt kỹ

thuật, có tính tranh chấp trong công trình xây dựng Đồng thời cũng là trọng điểm

để hạ thấp giá thành công trình và đảm bảo chất lượng công trình

- Công trình hố móng đang phát triển theo xu hướng độ sâu lớn, diện tích rộng,

quy mô công trình ngày càng tăng lên

Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công trình cao tầng, siêu cao tầng

chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ

xây dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi công công

trình đều rất khó khăn Lân cận công trình thường có các công trình xây dựng vĩnh

cửu, các công trình lịch sử, nghệ thuật bắt buộc phải được an toàn, không thể đào

mái dốc, yêu cầu với việc ổn định và khống chế chuyển vị là rất nghiêm ngặt

- Tính chất của đất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện địa chất

thay đổi phức tạp, tính không đồng đều của điều kiện địa chất thuỷ văn thường làm

cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện đựợc cho tình hình tổng thể

của các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác cũng tương đối thấp, tăng thêm khó khăn

cho công tác thiết kế và thi công hố móng

- Đào hố móng trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện

hiện trường phức tạp khác rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn định hố móng,

thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị dò nước nghiêm

Formatted: Bullets and Numbering

trọng hoặc bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình

xây dựng, các công trình ngầm và đường ống xung quanh

- Công trình hố móng bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như

chắn đất, chông giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất…trong đó, một khâu nào đó

thất bại sẽ dẫn tới cả công trình bị đổ vỡ

- Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ mực nước

ngầm, đào đất… đều có thể sinh ra ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau, tăng thêm

các nhân tố có thể gây ra sự cố

- Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ có tính tạm thời nên

thường là không muốn đầu tư chi phí nhiều Nhưng nếu để xảy ra sự cố thì sẽ vô

cùng khó khăn, gây tốn thất lớn về kinh tế

- Công trình hố móng có chu kỳ thi công dài, từ khi đào đất tới khi hoàn thành

toàn bộ công trình kín khuất ngầm dưới mặt đất phải trải qua nhiều lần mưa to,

nhiều lần chất tải, chấn động, thi công có sai phạm…tính ngẫu nhiên của mức độ an

toàn tương đối lớn, sự cố xảy ra thường đột biến

2.1.2 Đặc điểm hố móng thi công trên nền sét

Khi thi công hố móng trên nền đất sét thường có các đặc điểm sau:

- Việc đào đất bị hạn chế do phải duy trì ổn định vách hố đào và đáy hố nên đòi

hỏi phải thi công nhanh, gấp

- Do tính chất đất sét là yếu, nên trong quá trình thi công hố móng dễ xảy ra mất

ổn định thành vách, gây lên chuyển vị, sụt lún các công trình lân cận

2.2.2.2 Cơ sở lý thuyết bài toán thiết kế hố móng sâu

Bài toán thiết kế hố đào sâu chính là việc tính toán tường vây và hệ kết cấu

chống đỡ tường vây đảm bảo được cường độ và độ ổn định trong suốt quá trình thi

công và trong quá trình sử dụng công trình

Tải trọng tác động lên kết cấu chắn giữ chủ yếu có:

- Áp lực đất

Formatted: Bullets and Numbering

- Tải trọng phụ do sự biến đổi nhiệt độ và co ngót của bê tông gây ra

Trong phạm vi luận văn, ta chỉ xét tới các dạng tải trọng sau:

Áp lực đất gồm có: Áp lực đất tĩnh, áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động

2.2.1.1 Áp lực đất tĩnh

Khi tường hoàn toàn không chuyển vị, khối đất sau tường ở trạng thái cân bằng tĩnh Ứng suất theo phương ngang do trọng lượng bản thân gây ra tại điểm M ở độ sâu z được tính theo công thức:

σ’x=k0.σ’zTrong đó:

chủ động được xác định theo công thức:

Là loại áp lực đất làm khối đất sau lưng tường bị nén lại hoặc ngược hướng v

ới chuyển động của tường Trong phạm vi mỗi lớp đất đồng chất, quy luật biến

thiên của áp lực đất bị động theo chiều sâu được coi là tuyến tính Tung độ biểu đồ thành phần ngang của áp lực đất bị động lên tường thẳng đứng khi mặt đất nằm ngang được tính theo công thức:

σp=(q+Σγi.hi).Kp+2c.√KpTrong đó:

+ Kp: hệ số thành phần ngang của áp lực bị động của đất được tính toán theo công thức sau:

Qua trình bày ở trên ta có thể thấy, trong ba loại áp lực trên thì áp lực bị động là

lớn hơn áp lực đất tĩnh và áp lực chủ động là nhỏ nhất Từ phân tích lý luận và thử nghiệm thực tiễn cho thấy, chuyển vị cần thiết khi phía sau tường chắn đất đạt đến

áp lực đất bị động lớn hơn rất nhiều áp lực đất chủ động

2.2.1.4 Tính toán áp l ực đất khi có tải trọng hình băng phân bố

Tải trọng hình băng tức là tải trọng phân bố trên một dải bề rộng hữu hạn, ví dụ tải trọng của móng băng chạy song song với tường chắn, tải trọng của ô tô, đường sắt, đường đê

Khi trên mặt đất có tải trọng hình băng ta có thể dùng phương pháp tính gần đúng theo lý thuyết áp lực đất Rankine để xác định áp lực ngang của nó Theo hình vẽ, tại

điểm cách đỉnh tường một đoạn L tác động siêu tải phân bố đều bề rộng L 1 Từ khởi điểm O của siêu tải vẽ một đường OC tạo với đường nằm ngang 1 góc 450+ϕ/2 và

cắt lưng tường tại điểm C Ta xem từ C trở lên không kể đến tác động của siêu tải phân bố, áp lực chủ động của nó chỉ là do trọng lượng bản thân đất lấp gây ra, từ điểm C trở xuống mới xét đến tác động của siêu tải phân bố Tương tự, từ điểm cuối O’ của siêu tải, ta cũng kẻ đường O’D tạo với đường nằm ngang 1 góc 450+ϕ/2 cắt lưng tường tại D Phân bố cường độ áp lực đất chủ động do tải trọng hình băng gây

ra là abcd

Hình 2 1 Tính áp l ực đất chủ động dưới tác động của tải trọng hình băng

2.2.1.5 Ảnh hưởng của chuyển vị thân tường đối với áp lực đất

Khi tường chắn đất dịch chuyển về phía trước, áp lực đất dần giảm nhỏ đi cho đến trị số nhỏ nhất- áp lực đất chủ động, còn khi tường ép về phía đất đắp thì áp lực đất dần dần tăng lên cho đến trị số lớn nhất- áp lực đất bị động Vậy thì áp lực đất

biến đổi theo chuyển vị của tường chắn đất suy cho cùng sẽ là như thế nào? Thí nghiệm cho thấy: khi chuyển vị ở phần đỉnh tường bằng 0,1%-0,5% độ cao của tường, áp lực đất của đất có tính cát sẽ giảm thấp tới áp lực đất chủ động; Đất lấp tính cát muốn đạt đến áp lực bị động thì chuyển vị ở phần đỉnh tường sẽ phải lớn hơn rất nhiều, ước đến bằng 5% chiều cao của tường hoặc lớn hơn Chuyển vị cần thiết ở đỉnh tường để sinh ra áp lực đất chủ động và bị động trong đất cát và sét

được cho ở bảng dưới đây (Theo “Sổ tay công trình móng” do Phương Hiểu Dương

chủ biên)

O' O

C

D

c d

Bảng 2 1 Chuyển vị cần thiết ở đỉnh tường để sinh ra áp lực đất chủ động và bị

động( H là chiều sâu hố đào)

Loại đất Trạng thái ứng suất Hình thức chuyển vị Chuyển vị

0.001H 0.001H 0.05H

> 0.1H

Đất sét

Chủ động Chủ động

Bị động

Song song với thân tường Quay quanh chân tường Quay quanh chân tường

0.004H 0.004H 0.004H Căn cứ vào số liệu trên, với các kết cấu chắn giữ hố móng thông thường, chuyển

vị thân tường cần có để đủ sinh ra áp lực đất chủ động tương đối dễ xuất hiện, còn

số lượng chuyển vị để đủ sinh ra áp lực đất bị động thì tương đối lớn, thường là thiết kế không cho phép Do đó, truớc khi lựa chọn phương pháp tính toán, rất cần thiết phải tính đến tình huống về mặt biến dạng này, khi trong tính toán có tính đến cân bằng giới hạn thì điều này là cực kỳ quan trọng

độ sâu của tường trong đất, phương pháp xử lý thoát nước…

Tính áp lực nước, đất dưới mực nước ngầm thường dùng 2 phương pháp: Tính riêng nước, đất rồi cộng lại và tính chung áp lực đất, nước

- Phương pháp tính riêng áp lực đất, nước

Phương pháp nước, đất tính riêng áp dụng trọng lượng đẩy nổi để tính áp lực đất, dùng áp lực nước tĩnh để tính áp lực nước, sau đó cộng lại sẽ có tổng áp lực bên

+ γ’: Trọng lượng đẩy nổi của đất

+ ϕ’: Góc ma sát trong hiệu quả

+c’: Lực dính hiệu quả

+ γw: Trọng lượng riêng của nước

+ K’p; K’a; là các hệ số thành phần ngang của áp lực bị động, chủ động của đất

và

Khái niệm phương pháp trên đây khá rõ ràng nhưng trong thực tế sử dụng còn một số khó khăn, có khi cũng không có được chỉ tiêu cường độ hiệu quả, do đó trong nhiều trường hợp dùng phương pháp ứng suất tổng để tính áp lực đất, rồi cộng với áp lực nước, tức là:

σa=(q+Σγ’

i.hi).Ka-2c.√Ka+γwH

σp=(q+Σγ’i.hi).Kp+2c.√Kp+γwH

Trong đó:

Ka: hệ số áp lực đất chủ động tính theo chỉ tiêu cường độ ứng suất tổng của đất

Kp: hệ số áp lực đất bị động tính theo chỉ tiêu cường độ ứng suất tổng của đất

ϕ: góc ma sát trong xác định theo cắt cố kết không thoát nước hoặc không cố kết không thoát nước

c: Lực dính kết xác định theo cắt cố kết không thoát nước hoặc không cố kết không thoát nước

- Phương pháp áp lực đất nước tính chung

Phương pháp áp lực nước đất tính chung khi dùng trọng lượng bão hòa của đất tính tổng áp lực đất, nước Đây là phương pháp thông dụng hiện nay, đặc biệt là với đất tính sét thì đã tích lũy được một số kinh nghiệm, áp dụng:

σa=(q+Σγsat-i.hi).Ka-2c.√Ka

σp=(q+Σγsat-i.hi).Kp+2c.√KpTrong đó:

+ γsat: Trọng lượng bão hòa của đất, từ mực nước ngầm trở xuống có thể áp dụng gần đúng trọng lượng tự nhiên

+ ϕ: Góc ma sát trong của đất xác định bằng cắt cố kết không thoát nước hoặc cắt không cố kết, không thoát nước theo phương pháp ứng suất tổng

+ c: lực dính kết của đất xác định bằng cắt cố kết không thoát nước, hoặc không

cố kết không thoát nước theo phương pháp ứng suất tổng

+ Kp; Ka là các hệ số thành phần ngang của áp lực bị động, chủ động của đất được tính toán theo góc ma sát trong tổng

2.2.3 Tải trọng thi công

- Tải trọng phân bố đều trên bề mặt khi không có siêu tải cố định, để kể đến việc

có thể chất tải thi công xảy ra ở bất kỳ lúc nào ở bờ sâu hố móng và các yếu tố như

xe cộ chạy qua…, thông thường có thể lấy q=10-20 kN/m2 (Nguyễn Bá Kế, 2012)

2.2.4 Áp dụng tính toán

Trong phạm vi luận văn, áp lực đất và nước được tính toán riêng Các thông số

về góc ma sát trong và lực dính kết của đất được lấy giá trị trong thí nghiệm cắt phẳng và thí nghiệm ba trục để áp lực đất gây bất lợi nhất cho công trình

2.3 Ph ương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán hố đào sâu

Hiện nay, ngoài việc áp dụng các phương pháp lý thuyết tính toán hố đào sâu thì việc sử dụng phương pháp số trong tính toán hố móng được sử dụng rất rộng rãi,

đặc biệt là trong thời đại công nghệ thông tin rất hiện đại như hiện nay Trong phần này sẽ giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng đối với phần mềm Plaxis 8.2 trong tính toán hố đào sâu

2.3.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu cơ khí, các chi tiết trong ô tô, máy bay, tàu thuỷ, khung nhà cao tầng, dầm cầu, v.v, đến những bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thuỷ đàn hồi, khí đàn hồi, điện-từ trường v.v Với sự trợ giúp của ngành Công nghệ thông tin và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp cũng đã được tính toán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng Để có thể khai thác hiệu quả những phần mềm PTHH hiện có hoặc tự xây dựng lấy một chương trình tính toán bằng PTHH, ta cần phải nắm được cơ sở lý thuyết, kỹ thuật

mô hình hoá cũng như các bước tính cơ bản của phương pháp Sơ đồ tính toán trong PPPTHH được mô tả bằng các khối như sau :

Khối 1: Đọc các dữ liệu đầu vào: Các dữ liệu này bao gồm các thông tin mô tả nút và phần tử (lưới phần tử), các thông số cơ học của vật liệu (môđun đàn hồi, hệ

số dẫn nhiệt ), các thông tin về tải trọng tác dụng và thông tin về liên kết của kết cấu (điều kiện biên);

Khối 2: Tính toán ma trận độ cứng phần tử k và véctơ lực nút phần tử f của mỗi phần tử;

Khối 3: Xây dựng ma trận độ cứng tổng thể K và véctơ lực nút F chung cho cả hệ (ghép nối phần tử);

Khối 4: Áp đặt các điều kiện liên kết trên biên kết cấu, bằng cách biến đổi ma trận độ cứng K và vec tơ lực nút tổng thể F;

Khối 5: Giải phương trình PTHH, xác định nghiệm của hệ là véctơ chuyển vị

chung Q;

Sơ đồ tính toán với các khối trên được biểu diễn như hình sau (Hình 2.3)

Hình 2 2 Sơ đồ khối của chương trình PTHH

Đã có rất nhiều tác giả giới thiệu về PPPTHH nên trong giới hạn của luận văn sẽ không đề cập một cách chi tiết về cơ sở lý thuyết của phương pháp, mà chỉ đề cập đến cách mô phỏng phần tử trong phần mềm Plaxis 8.2 áp dụng cho tính toán hố móng sâu

Tính toán ma trận độ cứng phần tử k

Tính toán véctơ lực nút phần tử f

Giải hệ phương trình KQ = F

(Xác định véctơ chuyển vị nút tổng thể Q)

Đọc dữ liệu đầu vào

- Các thông số cơ học của vật liệu

Xây dựng ma trận độ cứng K và véctơ lực chung

Áp đặt điều kiện biên (Biến đổi các ma trận K và vec tơ F)

Tính toán các đại lượng khác (Tính toán ứng suất, biến dạng, kiểm tra bền, v.v)

In kết quả

- In các kết quả mong muốn

- Vẽ các biểu đồ, đồ thị

2.3.2 Mô phỏng phần tử trong PPPTHH đối với bài toán hố móng sâu

2.3.2.1 Các thông s ố cơ bản trong phần mềm Plaxis 8.2

Hình 2 3 Đơn vị sử dụng trong phần mềm

Hình 2 4 Hệ lưới sử dụng trong phần mềm

2.3.2.2 Mô hình hóa vật liệu trong phần mềm Plaxis

Trong Plaxis 8.2, các lớp đất được mô phỏng bằng các mô hình vật liệu Trong phần mềm có rất nhiều mô hình vật liệu được thiết lập nhằm mô phỏng các bài toán khác nhau trong thực tế, ví dụ như Morh Coulomb, Harderning Soil, Soft soil Các cấu kiện trong một bài toán hố móng sâu bao gồm: cấu kiện tường vây, cấu kiện thanh chống

Tường vây được phỏng bằng phần tử Plate làm việc đàn hồi tuyến tính đặc trưng bằng các thông số EA, EI và w, với E là mô đun đàn hồi của vật liệu làm tường vây(kN/m2); A là diện tích mặt cắt ngang của tường vây(m2

); I là mô men quán tính chính của tường vây (m4); w là trọng lượng của tường vây trên mét dài

tường(kN/m/m)

Hình 2 5 Mô hình hóa phần tử Plate trong Plaxis 8.2

Hình 2 6 Cách tính trọng lượng đơn vị dài của tường vây

Để mô phỏng tại vị trí tiếp giáp giữa tường vây và đất nền, trong phần mềm Plaxis có phần tử Interface, là phần tử có độ dày ảo, mô tả sự trượt giữa kết cấu tấm

và đất nền, ngăn cản dòng thấm vuông góc với phần tử trong phân tích thấm và cố kết thấm Tính chất đặc trưng của phần tử Interface đó là hệ số phá hoại Rinter

Hình 2 7 Hệ số R inter đối với các loại vật liệu khác nhau

Kết cấu thanh chống có thể đươc mô phỏng bằng hai dạng: Node to Node Anchor

và Fixed- End Anchor

Dạng Node to Node Anchor dùng để mô phỏng neo, cột và thanh chống, được

đặc trưng bởi độ cứng dọc trục EA của một thanh và khoảng cách giữa các neo Ls

Ngoài ra có thể khai báo ứng suất trước cho neo trong quá trình thi công

Dạng Fixed- End Anchor mô phỏng gối đỡ, neo hoặc thanh chống Đây là loại

phần tử Spring đàn dẻo, một đầu gắn với điểm hình học, đầu kia được khống chế

hoàn toàn chuyển vị, có thể đặt nghiêng góc và cũng có thể đặt ứng suất trước Đặc

trưng của dạng neo 1 đầu cũng bởi độ cứng dọc trục EA và khoảng cách giữa các

thanh neo Ls

Như vậy, bài toán hố móng sâu hoàn toàn có thể được mô phỏng bằng phần mềm

Plaxis 8.2, kết quả tính toán cho ra được các thông số cần thiết của một cấu kiện

(nội lực, chuyển vị), ứng xử của đất nền tại công trình xây dựng (ứng suất, biến

dạng) Tính chính xác của kết quả thu được hoàn toàn phụ thuộc vào các thông số

đầu vào của mô hình tính, đòi hỏi người kỹ sư địa kỹ thuật phải có kiến thức chắc

chắn về địa kỹ thuật và sự am hiểu phần mềm sử dụng Trong luận văn sẽ sử dụng

phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm Plaxis 8.2 để phân tích bài toán hố

móng sâu, sẽ được trình bày trong chương 3 của luận văn

2.3.2.4 Các biện pháp thi công hố móng sâu

Quá trình thi công công trình hố móng sâu nói chung và hố móng sâu trên nền sét

nói riêng thì biện pháp thi công ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả thi công, tính an toàn

của công trình và giá thành công trình Phương pháp đà hở có nhiều ưu việt khi thi

Formatted: Bullets and Numbering

công hố móng sâu có diện tích lớn trên mặt bằng, thường được chọn dùng cho những điều kiện địa chất sau:

- Trong nền đất có đá dăm mồ côi, hay trong sỏi sạn

- Trong đất cát bão hòa nước đến độ sâu 6-7m

- Trong đất có độ ẩm tự nhiên đến độ sâu 10-11m

- Trong đất sét bão hòa nước có độ sâu từ 10-12m

- Trong đất sét đến độ sâu 13-16m

Với những phương tiện cơ giới hóa hiện đại như ngày nay thì việc đào và vận chuyển đất cho phép rút ngắn thời gian thi công Trong vùng xây mới (nơi chưa có công trình xây dựng) phương pháp đào mở là phương pháp thích hợp nhất Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhiều hạn chế, nhất là khi thi công trong khu vực

có dân cư đông đúc như: chiếm đất nhiều, ồn và gây ách tắc giao thông; trong đất sét yếu và sét bụi, việc đào hố sẽ bị hạn chế do phải ổn định vách hố và đáy hố nên đòi hỏi phải thi công nhanh, gấp; gây ra chuyển vị, lún của các công trình xung quanh…

Khi thi công tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng, một vấn đề phức tạp đặt

ra là giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến các yếu tố

kỹ thuật và môi trường Thi công hố đào sâu 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

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 tóm tắt các giải pháp thiết kế, thi công chủ yếu phục vụ việc chống giữ

ổn định thành hố đào sâu:

2.4.1 Tường vây barrette

Là tường bêtông đổ tại chỗ, thường dày 600-800mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá trình thi công Tường có thể được làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m 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 02 tầng hầm, tường barrette thường được thiết kế có chiều sâu 16-20m tuỳ 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 dài trên 40m để chịu tải trong như cọc khoan nhồi Tường barrette được giữ ổn định trong quá trình thi công bằng các giải pháp sau:

2.4.1.1 Giữ ổn định bằng hệ dàn thép hình

Số lượng tầng thanh chống có thể là 1 tầng chống, 2 tầng chống hoặc nhiều hơn tuỳ theo chiều sâu hố đào, dạng hình học của hố đào và điều kiện địa chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tường vây

Ưu điểm của việc sự dụng thanh chống thép hình là trọng lượng nhỏ, lắp dựng và 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 cho tăng chặt nếu có hệ thống kích, tăng đơ rất có lợi cho việc hạn chế chuyển dịch ngang của tường

Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thanh chống thép đó là độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều Nếu cấu tạo mắt nối không hợp lý và thi công không thoả đáng và không phù hợp với yêu cầu của thiết kế, dễ gây ra chuyển dịch ngang và mất ổn định của hố đào do mắt nối bị biến dạng

2.4.1.2 Giữ ổn định bằng phương pháp neo trong đất

Thanh neo trong đất đã được ứng dụng tương đối phổ biến và đều là thanh neo

dự ứng lực Tại Hà Nội, công trình Toà nhà Tháp Vietcombank và Khách sạn Sun Way đã được thi công theo công nghệ này Neo trong đất có nhiều loại, tuy nhiên dùng phổ biến trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là Neo phụt

2.4.1.3 Gi ữ ổn định bằng phương pháp thi công Top - down

Phương pháp thi công này thường được dùng phổ biến hiện nay Để chống đỡ sàn tầng hầm trong quá trình thi công, người ta thường sử dụng cột chống tạm bằng thép hình (l đúc, l tổ hợp hoặc tổ hợp 4L ) Trình tự phương pháp thi công này có thể thay đổi cho phù hợp với đặc điểm công trình, trình độ thi công, máy móc hiện đại có

Thi công theo phương pháp Topdown có ưu điểm: Chống được vách đất với độ

ổn định và an toàn cao nhất; Rất kinh tế; Tiến độ thi công nhanh

Nhược điểm của phương pháp này đó là: Kết cấu cột tầng hầm phức tạp; Liên kết

giữa dầm sàn và cột tường khó thi công; Công tác thi công đất trong không gian tầng hầm có chiều cao nhỏ khó thực hiện cơ giới; Nếu lỗ mở nhỏ thì phải quan tâm đến hệ thống chiếu sáng và thông gió

2.4.2 Giữ ổn định bằng tường cừ thép

Tường cừ thép cho đến nay được sử dụng rộng rãi làm tường chắn tạm trong thi công tầng hầm nhà cao tầng Nó có thể được ép bằng phương pháp búa rung gồm

một cần trục bánh xích và cơ cấu rung ép hoặc máy ép êm thuỷ lực dùng chính ván

cừ đã ép làm đối trọng Phương pháp này rất thích hợp khi thi công trong thành phố

và trong đất dính

+ Ưu điểm của biện pháp thi công này đó là:

- Ván cừ thép dễ chuyên chở, dễ dàng hạ và nhổ bằng các thiết bị thi công sẵn có như máy ép thuỷ lực, máy ép rung

- Khi sử dụng máy ép thuỷ lực không gây tiếng động và rung động lớn nên ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận

- Sau khi thi công, ván cừ rất ít khi bị hư hỏng nên có thể sử dụng nhiều lần

- Tường cừ được hạ xuống đúng yêu cầu kỹ thuật có khả năng cách nước tốt

- Dễ dàng lắp đặt các cột chống đỡ trong lòng hố đào hoặc thi công neo trong đất + Nhược điểm:

- Do điều kiện hạn chế về chuyên chở và giá thành nên ván cừ thép thông thường chỉ sử dụng có hiệu quả khi hố đào có chiều sâu ≤ 7m

- Nước ngầm, nước mặt dễ dàng chảy vào hố đào qua khe tiếp giáp hai tấm cừ tại các góc hố đào là ngụyên nhân gây lún sụt đất lân cận hố đào và gây khó khăn cho quá trình thi công tầng hầm

- Quá trình hạ cừ gây những ảnh hưởng nhất định đến đất nền và công trình lân cận

-Rút cừ trong điều kiện nền đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng kể ra ngoaì theo bụng cừ, vì vậy có thể gây chuyển dịch nền đất lân cận hố đào

- Ván cừ thép là loại tường mềm, khi chịu lực của đất nền thường biến dạng võng

và là một trong những nguyên nhân cơ bản nhất gây nên sự cố hố đào

2.4.3 Gi ữ ổn định bằng cọc Xi măng đất

Cọc xi măng đất hay cọc vôi đất là phương pháp dùng máy tạo cọc để trộn cưỡng bức xi măng, vôi với đất yếu Ở dưới sâu, lợi dụng phản ứng hoá học - vật lý xảy ra giữa xi măng (vôi) với đất, làm cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính tổng thể, tính ổn định và có cường độ nhất định Tại công trình Ocean Park (số 1 - Đào Duy Anh - Hà Nội) đã dùng tường cừ bằng cọc xi măng đất sét Địa hình khu đất trước khi xây dựng tương đối bằng phẳng, phần lớn khoảng lưu không có chiều rộng trên 5m

Các giải pháp thi công hố đào sâu có thể được tổng hợp bằng bảng 2.2 dưới đây

Bảng 2 2 Các biện pháp thi công hố móng sâu dựa vào chiều sâu hố móng

H ≤ 6m - Tường cừ thép (không hoặc 1 tầng chống, neo)

- 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

2.4.2.5 Tóm tắt chương 2

- Mở đầu chương 2 là việc tổng quan về đặc điểm thi công của công trình hố đào

sâu và đặc điểm của việc thi công hố đào sâu trên nền sét Từ đó cho người thiết kế

và thi công hiểu rõ hơn về công tác thiết kế, thi công hố đào sâu nhằm có những giải

pháp thiết kế và thi công phù hợp với từng công trình thực tế, đem lại hiệu quả và

sự an toàn

- Nêu ra được cơ sở lý thuyết tinh toán hố đào sâu Việc tính toán hố đào sâu

chính là việc tính toán tường vây và kết cấu chống đỡ Áp lực lên tường vây chủ

yếu gồm áp lực đất, áp lực nước và tải trọng thi công Đưa ra được phương pháp

tính toán áp lực đất, nước theo lí thuyết cổ điển để áp dụng trong tinh toán Đây là

vấn đề cần được nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi đưa vào áp dụng cho một bài toán

cụ thể, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình hoặc tránh gây lãng phí cho công trình

- Nêu ra các biện pháp thi công hố đào sâu thường được sử dụng hiện nay Mỗi

biện pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau, tùy vào tính chất của đất nền,

mục đích sử dụng của công trình mà người thiết kế sẽ đưa ra phương án thi công

phù hợp nhất nhằm đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí nhất

Formatted: Bullets and Numbering

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ỨNG DỤNG

3.1.3.1 Giới thiệu công trình

3.1.1 V ị trí công trình

Hình 3 1 V ị trí tòa nhà Vicem trên bản đồ

Công trình tòa nhà Vicem Tower được xây dựng trên diện tích mặt bằng là

8478.13m2, thuộc Quận Cầu Giấy, Tp.Hà Nội Mặt chính của tòa nhà nhằm hướng

Đông Nam, giáp đường Phạm Hùng, phía Đông Bắc giáp Tổng công ty cơ khí xây

dựng, Phía Tây Bắc giáp Tổng công ty dệt may Việt Nam

Formatted: Bullets and Numbering

Hình 3 2 Vị trí ranh giới khu đất xây dựng tòa nhà (đơn vị:m)

3.1.2 Quy mô công trình

Vicem Tower bao gồm tòa nhà cao 31 tầng nổi và 4 tầng hầm, với tổng diện tích sàn khoảng 78.270m2, trong đó phần nổi khoảng 54.000m2, đáp ứng 200 chỗ đỗ xe ngầm

Chiều cao tòa nhà từ mặt đất tự nhiên (cao trình +0.00m) tới mái (cao trình +117.80m) là 117.8m Chiều sâu phần ngầm từ cao trình -1.20m tới đáy tầng hầm 4 (cao trình -17.40m) là 16.2m

- Kết cấu tầng hầm là kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, bao che xung quanh hầm là kết cấu tường vây bê tông cốt thép

Hình 3 5 Măt bằng móng công trình (đơn vị:m)