Tiểu luận: Giải pháp làm tầng hầm sử dụng hệ cọc làm tường vâySo sánh kết quả từ Plaxis 2D và kết quả quan trắc

Phương án thi công tầng hầm sử dụng hệ cọc làm tường vây, thi công tầng hầm, thi công tường vây, thi công móng nhà cao tầng, thi công nhà cao tầng, thi công móng nhà cao tầng, ứng dụng Plaxis trong mô hình hóa tường vây, Plaxis 2D, quan trắc thi công tường vây

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-TIỂU LUẬN

Đề tài: GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP LÀM TẦNG HẦM SỬ DỤNG HỆ CỌC LÀM TƯỜNG VÂY , SO SÁNH ĐÁNH GIÁ BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D VỚI SỐ LIỆU QUAN

TRẮC

NGUYỄN HUỲNH TRÍ (… )

LỜI MỞ ĐẦU

Đối với hố đào sâu thì vấn đề ổn định hố đào chống sạt thành vách, áp lực nước, đẩy nổi, bùn nền, là những thách thức lớn do đó phải lựa chọn chuẩn xác một giải pháp tường vây và các giải pháp kỹ thuật đi kèm liên quan đến thi công hố đào, một công việc được coi là quan trọng nhất, khó khăn nhất và và có ảnh hưởng lớn đến chi phí của toàn bộ dự án.

Tường vây ngoài chức năng chống đỡ thành hố đào còn có nhiệm vụ cực

kỳ quan trọng khác nữa đó là vai trò làm màng chống thấm, đảm bảo tuyệt đối

an toàn cho thi công công trình dưới tác động của áp lực thủy động và làm khô

1 Các vấn đề cơ bản khi lựa chọ giải pháp tường vây.

- Giải pháp kết cấu tường vây: Hiện nay phổ biến nhất là dùng tường cừ Larsen,

cọc bản BTCT, tường Barrette, tường vây BTCT đúc tại chỗ thi công theo phươngpháp hạ giếng chìm, tường vây bằng cột CDM, tường vây bằng cọc ép, cọc khoannhồi đường kính nhỏ thi công nối nhau theo hàng liên tục

- Biện pháp neo giữ chống đỡ: Phổ biến hiện nay là biện pháp sử dụng hệ kết cấu

chống đỡ tạm thời từ bên trong, phương pháp neo vào vách đất sau lưng tường,chống đỡ bằng chính kết cấu công trình thi công theo phương pháp Top-Down

- Giải pháp cách nước và hạ mực nước ngầm để làm khô hố đào, chống bùn nền khi đào móng: Có nhiều giải pháp làm khô hố đào, dùng kết cấu tường vây

nối dài để cân bằng áp lực thủy động do kéo dài đường thấm, bơm nước qua hệthống bơm chân kim để hạ mực nước ngầm, kết hợp kéo dài tường vây với bơmhút nước bên trong, thi công màng chống thấm độc lập bên ngoài và bịt đáy bằngcông nghệ CDM hay Jetgrouting

- Công nghệ đào đất: bằng nghững phương tiện cơ giới phát triển hiện nay.

2 Ứng dụng phương pháp PTHH bằng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng kết quả chuyển vị của tường cọc khoan nhồi chịu tải trọng ngang.

2.1 Giới thiệu công trình

a Tổng quan về công trình

- Công trình Embassy Central là công trình nhà ở cao tầng, kết cấu bao gồm 26 tầngcao và 3 tầng hầm Nằm trên đường 352 giữa đại lộ Norodom và Monivong,Phnom Penh, Cambodia

Phối cảnh dự án

- Tổng diện tích đất 1,328.0m2, diện tích xây dựng công trình 858.0m2, tổng diệntích sàn tầng hầm 2,230.0m2, tổng diện tích sàn không bao gồm sàn tầng hầm21,043.0m2

- Kết cấu khung kết hợp tường lõi, móng cọc khoan nhồi D=1.2m, bê tông cọc cấpC35, cao độ cọc từ -35m đến -36m, tải trọng 700 ton/cọc

- Cao độ sàn hầm B4 -6.95m, B3 -5.45m, B2 -3.75m, B1 -2.25m, cao độ sàn trệt+0.00m Tường vây tầng hầm được thiết kế bằng tường cọc khoan nhồi đườngkính D=600m, bê tông cọc cấp C35, chiều dài 25m tính từ cốt +0.00m, kết hợpcọc vữa trộn xi măng chèn giữa hai cọc khoan nhồi (công nghệ Jetgrouting)

b Phương pháp thi công tầng hầm

- Tầng hầm được thi công bằng phương pháp đào mở, với hai tầng hệ giằng chốngkingpost ở cao độ -1.5m và -5.0m

1 Đào xuống cao độ 1.5m

2 Cắt đầu cọc tường vây, thi công dầm giằng đầu cọc, thi công cọc vữa

xi măng (Jetgrouting) bên ngoài cọc nhồi

3 Đào xuống cao độ 2.5m

4 Đóng cọc kingpost thép H

5 Lắp đặt hệ giằng thứ 1 ở cao độ -1.5m

6 Đào đến cao độ -6.0m

7 Lắp đặt hệ giằng thứ 2 ở cao độ -5.0m

8 Đào xuống cao độ -9.55m

9 Đổ bê tông sàn hầm B4 ở cao độ -6.95m và sàn B3 ở cao độ -5.45m

10 Tháo hệ giằng thứ 2 ở cao độ -5.0m

11 Đổ bê tông sàn hầm B2 ở cao độ 3.75m và sàn hầm B1 ở cao độ 2.25m

-12 Tháo hệ giằng thứ 1 ở cao độ -1.5m

13 Đổ bê tông sàn trệt và tiếp tục thi công phần thân

Hình ảnh thi công dự án

Mặt bằng móng và các hệ giằng (shoring system)

Mặt cắt của hệ giằng thứ 1 tại cao độ -1.5m.

Mặt cắt của hệ giằng thứ 2 tại cao độ -5.0m.

Mặt cắt sau khi đổ sàn B4,B3 và tháo dỡ hệ giằng thứ 2 cao độ -5.0m

Mặt cắt sau khi đổ sàn B2,B1 và tháo dỡ hệ giằng thứ 1 cao độ -1.5m

Đổ sàn trệt và tiếp tục thi công phần thân

Mặt cắt cọc khoan nhồi D600

- Hình trụ hố khoan

- Công trình nằm trên địa chất với các lớp cơ bản như sau:

1 Sét xám mịn, nâu vàng, trạng thái nữa cứng đến cứng, độ sâu từ 1.5mđến 3.45m

2 Cát hạt mịn đến trung, trạng thái chặt, độ sâu từ 4.50m đến 4.95m

3 Cát pha sét hạt min đến trung, trạng thái rời, độ sâu từ 5.50m đến7.95m

4 Cát hạt thô pha sét hạt mịn, xám vàng, trạng thái chặt đến rất chặt, độsâu từ 9.0m đến 16.95m

5 Sét pha cát, trạng thái cứng, độ sâu từ 18.0m đến 18.45m

- Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9355:2012, đất yếu được định nghĩa như sau :

« Đất yếu là đất phải xử lí, gia cố mới có thể dùng làm nền cho móng công trình.Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng tháidẻo nhão Những loại đất này thường có độ sệt lớn (IL > 1), có hệ số rỗng lớn (e >1), có góc ma sát trong nhỏ ( < 10°), có lực dính theo kết quả cắt nhanh không), có lực dính theo kết quả cắt nhanh không

kPa, có sức chống mũi xuyên tĩnh qc < 0,1 MPa, có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT

là N < 5 » Do đó ta thấy, cọc nhồi tường vây có chiều dài 25.0m được đặt trên lớpđất tốt, là lớp số 8 : Cát hạt mịn, trạng thái chặt đến rất chặt, độ sâu từ 22.0m đến30.45m

- Phương pháp mô hình hóa hệ kết cấu tường vây cọc nhồi thành một khối làm việcđồng thời bằng phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm Plaxis 2D : Đảmbảo độ chính xác cao, có xét đến ảnh hưởng ma sát giữa đất và tường Cho phépxác định đầy đủ các thông số kết quả cần biết của nền đất, hệ kết cấu tường và cọc(chuyển vị tường, nền đất, mặt trượt nguy hiểm nhất, vùng biến dạng dẻo trongnền nếu xuất hiện, vùng đồng ứng suất hay biến dạng trong nền đất…) Phươngpháp này đòi hỏi phải lựa chọn các thông số đầu vào của bài toán, các tiêu chuẩnbiến dạng và phá hoại phù hợp với từng loại nền đất

- Trong phạm vi tiểu luận môn học, do địa chất hầu hết là các lớp cát, hoặc cát phasét, hạt mịn trạng thái chặt đến chặt vừa, chỉ số SPT không chênh lệch nhiều, nêngiả thuyết khi đưa vào phần mềm Plaxis 2D, ta lấy đồng nhất cùng một lớp cátduy nhất để dễ dàng mô hình công trình, sau khi có kết quả chuyển vị kết hợp vớikết quả quan trắc thực tế, ta điều chỉnh các thông số đầu vào sao cho mô hình làmviệc gần đúng với kết cấu thực tế

2.3 Các thông số của đất nền và vật liệu kếu cấu

Mô đun đàn hồi kN/m2 30000.0

Thông số vật liệu cọc làm tường chắn:

- Tường chắn dày 800 có các thông số mô hình như sau: EA=2.4x107 kN/m,EI=1.28x106 kNm2/m, trọng lượng tường w=19.3 kN/m, hệ số poisonv=0.18

Thông số hệ giằng chống (ta chọn Fixed end-anchor):

- Thanh chống có các đặ trưng như sau: EA=2.4x107 kN/m, bước chống

Thông số tải trọng bề mặt:

- Tải trọng thường xuyên tác dụng ở khắp bề mặt với cường độ 10kN/m² vàtải trọng 40kN/m² tác dụng trên phạm vi rộng 6m và cách mép hố đào 1m.Mực nước ngầm ở độ sâu -4m cách mặt đất tự nhiên

2.4 Mô hình bài toán.

- Bài toán được tiến hành phân tích bằng phần mềm Plaxis, trong đó mô hình vậtliệu sử dụng là Mohr - Coulomb, loại vật liệu là drained Các Phase tiến hành môhình trong Plaxis bao gồm:

1 Phase 1: thi công cọc khoan nhồi tường vây

2 Kích hoạt tải trọng bề mặt lưng tường

3 Đào đất ở cao độ 0.0m đến -2.0m

4 Kích hoạt hệ gằng lớp 1 ở cao độ -1.5m

5 Đào lần 2 ở cao độ -2.0m đến cao độ -4.0m

6 Hạ mực nước ngầm từ cao độ -4.0m xuống -6.0m

8 Kích hoạt giằng lớp 2 cao độ -5.0m

9 Hạ mực nước ngầm đến cao độ -8.0m

10 Đào lần 4 ở cao độ -7.0m

11 Hạ mực nước ngầm đến -10.0m

12 Đào đến cao độ thiết kế -9.55m

13 Xác định hệ số an toàn FS (Chế độ phân tích phi/c reduction)

2.5 Kết quả tính toán bằng phần mền Plaxis 2D

1 Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn 7, sau khi lắp đặt hệgiằng 1 và đào đất đến cao độ -6m

Mô hình bài toán ở phase 7

Kết quả nội lực của hệ tường vây cọc nhồi ở giai đoạn 7

2 Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn 11, sau khi lắp đặt hệ

Kết quả nội lực của hệ tường vây cọc nhồi ở giai đoạn 11

3 Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn cuối (phase 13), sau khi

Kết quả nội lực của hệ tường vây cọc nhồi ở giai đoạn 13, đào đến cao độ thiết kế.

5 Kết quả chuyển vị của tường cọc khoan nhồi theo độ sâu:

2.6 Kết quả quan trắc thực tế ngoài công trường.

Mặt bằng quan trắc chuyển vị tại đỉnh tường.

Kết quả quan trắc chuyển vị tại đỉnh tường.

Mặt bằng quan trắc chuyển vị tại giữa tường.

3 Nhận xét:

- Từ kết quả tính toán bằng phần mềm plaxis và kết quả quan trắc ta thấychuyển vị ở đầu tường theo Plaxis là 2.0mm, theo quan trắc là từ 1.0mm đến2.0mm Chuyển vị giữa tường tại cao độ giữa tường -3m tính theo plaxis là4.6mm, theo quan trắc là từ 1.0mm đến 3.0mm Ta nhận thấy mô hình tínhtoán khá phù hợp với thực tế thi công và có thể dùng để theo dõi chuyển vịcho tường chắc trong các giai đoạn thi công sau này

- Mô hình Mohr-Coulomb có thể sử dụng khá tốt trong các bài toán móngsâu

- Giải pháp tường vây bằng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ rất phù hợp và và làmột trong những giải pháp thi công hố đào sâu

- Phương pháp mô hình hóa hệ tường cọc làm việc đồng thời này bằng phần mềm Plaxis đòi hỏi phải lựa chọn thật cẩn thận các thông số đầu vào của bàitoán, các tiêu chuẩn biến dạng và phá hoại phù hợp với từng loại nền đất Vìvới phương pháp này, việc lựa chọn mô hình bài toán và thông số đầu vào của vật liệu là rất quan trọng, ảnh hưởng tới toàn bộ tính chính xác của bài toán

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Châu Ngọc Ẩn, Nền Móng, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp HCM, 2012.[2] Châu Ngọc Ẩn, Cơ Học Đất, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp HCM, 2013.[3] Võ Phán, Hoàng Thể Thao, Đỗ Thanh Hải, Phan Lưu Minh Phượng, Các PhươngPháp Khảo Sát Hiện Trường Và Thí Nghiệm Đất Trong Phòng, Nhà xuất bản Đại HọcQuốc Gia Tp HCM, 2014

[4] Số liệu quan trắc và hồ sơ thi công thực tế của dự án Embassy Central-Phnompenh-Cambodia