CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY DỊCH CHUYỂN ĐẤT TRONG KHI ĐÀO Các nguyên nhân gây dịch đất ngoài phạm vi hố đào có thể phân làm hai loại chung: 1 Biến dạng của các thành phần của hệ chống vách.. Sự
Trang 1Nguyễn Đức Toản, June 2001
Kiểm soát những tác động của sự dịch
chuyển đất trong xây dựng hầm đô thị
Tác giả: Brian Brenner, David L Druss & Beatrice J Nessen
Tư vấn Bechtel/Parsons Brinckerhoff, Boston, Massachusetts, USA
Biên dịch: KS CN Nguyễn Đức Toản
Bài đã đăng trên Tạp chí Cầu Đường Việt Nam tháng 6 năm 2001
Tóm tắt: Tham luận này nhìn lại các vấn đề quản lý và
kỹ thuật liên quan đến xây dựng gây ra sự di chuyển đất
trong quá trình đào hầm trong thành phố
1 GIỚI THIỆU
Các kỹ sư và nhà quy hoạch ở Bostơn (Mỹ) hiện đang
làm việc tại một trong những công trình hầm khó khăn
nhất đất nước Dự án khổng lồ Hầm/Đường trục chính
Trung tâm bao gồm xây dựng một hầm ngầm cao tốc
8-10 làn qua trung tâm lịch sử, đông đúc của Boston,
cùng với xây dựng một công trình vượt cảng mới có các
đường dẫn và các giao cắt phức tạp
Vấn đề "địa hình khó khăn" được đề cập bởi bài báo
này liên quan tới nhiều thách thức về mặt tổ chức và kỹ
thuật gặp phải khi xây dựng một hầm sâu theo phương
pháp đào-và-lấp qua khu đô thị đông dân Những điểm
bàn đến bao gồm các tác động gây bởi việc đào hầm ở
khu buôn bán kinh doanh của Bôxtơn
Các nhà thiết kế và các nhà thầu thi công phải làm việc
trong điều kiện hạn chế: một mặt phải thoả mãn các chủ
tài sản kế bên và nhiều tổ chức khác, vì họ yêu cầu việc
xây dựng không được gây ra bất cứ hậu quả nào cho
xung quanh, mặt khác thực tế xây dựng dự án lại khó có
thể cho phép tiến hành mà không gây ra một sự xáo
trộn nào Các vấn đề được đề cập bao gồm:
• Xem xét các phương pháp dự đoán chuyển dịch đất
do đào và tác động của nó tới các công trình kế cận
• Phương pháp thi công làm giảm nhẹ sự chuyển dịch
đất
• Các vấn đề liên quan đến việc kiểm soát dịch đất hố
đào và các tác động của nó
Một phần bài báo nói về cơ cấu tổ chức của dự án
Hầm/Đường trục chính Trung tâm, có thể được mô tả
như sau:
Dự án được thiết kế và thi công bởi Phòng Đường bộ Massachusetts (PĐM) Vốn đầu tư cho hầu hết các phần của dự án được cấp bởi Cục Đường bộ Liên bang theo Đạo luật Đường bộ Liên bang Nghĩa là Chính phủ Liên bang cấp 90% vốn thiết kế và thi công trong khi đó Cộng đồng Massachusetts lo phần còn lại
PĐM đã thuê liên doanh Bechtel/Parsons Brinckerhoff làm Tư vấn giám sát, chịu trách nhiệm thiết kế sơ bộ, duyệt thiết kế cuối cùng, và giám sát xây dựng Việc thiết kế cuối cùng của nhiều đoạn tuyến hầm được thực hiện bởi hơn 20 nhà Tư vấn Thiết kế Đoạn tuyến (TVTKĐT) Công việc của họ được kiểm tra và điều phối bởi Bechtel/Parsons Brinckerhoff Ngoài ra, còn
có bốn nhà Tư vấn Địa chất Khu vực (TVĐCKV) được giao nhiệm vụ lấy mẫu đất, thử vật liệu, và lập báo cáo
kỹ thuật chi tiết khuyến cáo các nhà thiết kế cuối cùng
về các vấn đề địa chất Mỗi một nhà TVTKĐT đối với các hợp đồng hầm tuyến chính đều có một nhóm các hãng thiết kế, trong số đó nhiều hãng có tư vấn địa chất riêng của họ
Chúng ta hãy bắt đầu bằng việc xem xét các nhân tố đa dạng gây trượt đất khi đào
2 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY DỊCH CHUYỂN ĐẤT TRONG KHI ĐÀO
Các nguyên nhân gây dịch đất ngoài phạm vi hố đào có thể phân làm hai loại chung:
1) Biến dạng của các thành phần của hệ chống vách 2) Biến dạng của đất do do tương tác của khối đất xung quanh và nước ngầm đối với các hoạt động đào
Để đơn giản, hai loại này sẽ được gọi tương ứng là biến dạng trong và biến dạng ngoài
Trung tâm Nghiên c ứ u và Ứ ng d ụ ng K ỹ thu ậ t Xây d ự ng (CERA) - Đạ i h ọ c SPKT TP HCM S ố 1 Võ V ă n Ngân - Q Th ủ Đứ c - TP HCM
Trang 2Nguyễn Đức Toản, June 2001 Nguồn biến dạng bên trong chủ yếu liên quan đến sự
làm việc của hệ tường chắn Trong quá trình đào, tường
bị biến dạng uốn giữa các điểm gối và như một
công-xon ở phía trên điểm gối trên cùng Các thanh giằng
chịu kéo, hoặc các thanh chống chịu nén Nguyên nhân
biến dạng ngoài liên quan tới sự làm việc của toàn bộ
khối đất và kết quả của sự cố kết
2.1 Nguồn biến dạng trong
Áp lực ngang Độ lớn của áp lực ngang - áp lực đất và
áp lực thủy tĩnh - tác động lên hệ chống là một nhân tố
quan trọng ảnh hưởng đến dịch đất khi đào Trong bài
báo này, hệ chống bao gồm các tường, các bộ phận liên
kết và các thanh giằng
Lý thuyết áp lực ngang của đất là một chủ đề cho các
nghiên cứu rộng rãi trong vài thập kỷ qua Nhiều
phương pháp tính áp lực đất đã được đưa ra Song
không thể coi một lý thuyết đơn lẻ nào là chính xác, vì
tính không đồng nhất của khối đất (giữa các điều kiện
mô hình hóa và thực tế), và vì không thể đo áp lực đất
với sự chính xác đầy đủ trong quá trình xây dựng Hơn
nữa, các điều kiện địa chất liên quan tới sự thấm nước
ngầm, và độ lớn áp lực thủy tĩnh của nó, cũng gây ra
những khó khăn tương tự khi tiến hành mô hình hóa sự
làm việc giữa kết cấu/khối đất
Độ lớn áp lực đất nói chung tỷ lệ nghịch với cường độ
đất, đặc biệt là khi sử dụng các thông số Coulomb và
Rankine
Lịch sử hình thành ứng suất của khối đất cũng ảnh
hưởng đến độ lớn của các hệ số áp lực đất ngang, đặc
biệt là đối với đất sét
Độ lớn áp lực đất tỷ lệ lớn với mức độ đàn hồi của hệ
tường chống Đối với một hệ chống không đàn hồi về
mặt lý thuyết, thông số dừng Ko (góc ma sát của các vật
thể rời - N.D) áp dụng để tính toán áp lực đất Tuy
nhiên, khi hệ chống bị biến dạng đàn hồi, hệ số áp lực
đất tiến tới trị số âm, hay là điều kiện Ka Nói chung sẽ
là không thực tế nếu thiết kế một hệ chống tạm không
đàn hồi Việc thiết kế với điều kiện dừng, do đó, thường
được áp dụng khi thiết kế các kết cấu dùng lâu dài Tuy
vậy, trong khi thực tế thì ta có thể chờ đợi một hệ chống
tạm thời tương đối cứng, nhưng có thể cần phải áp dụng
một hệ số áp lực đất nằm giữa giá trị dừng và điều kiện
chủ động Việc quyết định giá trị một hệ số như vậy đòi
hỏi có sự xem xét kỹ lưỡng
Trong trường hợp dùng tường chống không thấm, áp
lực thủy tĩnh có thể lớn hơn áp lực đất Do đó, sự phân
bố áp lực thủy tĩnh dọc theo chiều dài tường chắn có
ảnh hưởng lớn đến toàn bộ hợp lực tác dụng lên tường
chắn Dạng biểu đồ áp lực thủy tĩnh được quy định bởi khả nămg thấm của tường chắn và các điều kiện thấm gây ra do sự bơm hút nước trong hố đào Tổ hợp của một tường không thấm và giả thiết không có sự thấm nước vào hố đào sẽ cho ta trường hợp áp lực thủy tĩnh lớn nhất tác dụng lên tường Áp lực sẽ tăng lên tỷ lệ với chiều sâu, từ mực nước ngầm thiết kế tới chân tường Khi giả thiết là có thấm nước, độ lớn phân bố áp lực sẽ giảm đáng kể so với trường hợp có thấm nước, đặc biệt
là khi đào càng sâu Một phân tích về thấm nước có thể được thực hiện để đánh giá phân bố áp lực trạng thái ổn định dọc theo chiều dài tường chắn
Áp lực ngang tác dụng lên hệ chống sẽ gây biến dạng đàn hồi cho các bộ phận của hệ Tường dịch vào trong, gây ra một phạm vi chuyển dịch ngang và đứng của khối đất ngoài hố đào Giai đoạn đầu của hầu hết các hố đào kiểu đào-và-lấp đều làm cho tường bị hẫng công-xon Tình trạng này tồn tại cả trước và sau khi lắp đặt
hệ giằng đầu tiên Ở trạng thái ban đầu, các lớp đất trung gian đóng vai trò là điểm ngàm công-xon Chiều dài có hiệu của công-xon vượt quá chiều sâu đào vì điểm cố định không thể xảy ra tại bề mặt đã đào Chiều sâu ngàm được quy định bởi cường độ đất và độ cứng của tường Sau khi lắp liên kết giằng đầu tiên, chiều dài hẫng giảm đi nhiều Nhưng, độ lún bên ngoài hố đào xảy ra ở giai đoạn trước đó không thể hồi phục được Nghĩa là, trong khi đào theo giai đoạn, độ lún của đất được dần dần tích lũy
Ở các giai đoạn sau của quá trình đào, tường làm việc như một dầm liên tục, các điểm nối thanh giằng được coi là các gối Lúc này biến dạng của tường phần nào trở thành một hệ số của chiều dài nhịp giữa các điểm giằng Về điều kiện hẫng, điều kiện mà ảnh hưởng tới
độ lớn của biến dạng chính là trạng thái tồn tại ngay trước khi lắp thanh giằng, trong đó chiều dài nhịp có hiệu lớn hơn khoảng cách đứng giữa các lớp thanh giằng Kết quả là, đất bị biến dạng dưới đáy hố đào trước khi lớp thanh giằng tiếp theo được lắp ráp Hiện tượng này, trong đó đất nền biến dạng cùng với tải trọng tường, được gọi là "hiệu ứng trồi" và được trình bày kỹ hơn dưới đây
Nói chung có hai loại giằng - trong và ngoài Các thanh giằng trong, thường gồm các thanh chống và bộ phận gia cố ngang, làm việc chịu nén Các thanh giằng ngoài làm bằng các thanh néo (dây néo) hoặc cọc neo và chịu kéo
Các thanh chống ngang biến dạng do co ngắn đàn hồi Biến dạng co ngắn đàn hồi của thanh chống có thể được giảm đi bằng cách gia tải trước (sẽ bàn đến sau) Dù sao thì, co ngắn đàn hồi tính được của một thanh chống thường không thể hiện được phần lớn tổng biến dạng của hệ chống Vì các thanh chống ngang chịu nén,
Trang 3Nguyễn Đức Toản, June 2001 chúng cần có tiết diện lớn để chống uốn Diện tích mặt
cắt tăng lên sẽ cho ta độ co ngắn tính toán khá bé
Các thanh néo (dây néo) và cọc neo là các dạng giằng
liên kết ngoài Trong vùng nội đô, việc áp dụng các loại
giằng này bị hạn chế vì có xung đột về khoảng trống
với các công trình ngầm hiện có kề cận với tuyến hầm
Cơ cấu cơ bản về gia tải trước và kiểm soát biến dạng là
tương tự với giằng bên trong, mặc dù các thanh giằng
ngoài làm việc chịu kéo hơn là chịu nén Ngoài ra, do
có tiết diện khá nhỏ (cáp), biến dạng đàn hồi có xu
hướng lớn hơn so với các thanh giằng trong
Hiệu ứng trồi Khi thi công hầm theo cách đào-và-lấp
ở nơi đất khả nén, “hiệu ứng phình” thường là nguồn
gây biến dạng duy nhất lớn nhất và khó kiểm soát nhất
Khi lớp đất nền ngay dưới hố đào làm việc như là một
phản lực với tải trọng tường, khối đất này nằm trong
trạng thái nén Tường tác dụng lên nó như một dạng áp
lực đất bị động Kết quả là khối đất biến dạng và làm
cho tường chuyển dịch vào phía trong Độ lún cứ tích
lũy theo quá trình đào vì không thể hồi phục được Tình
trạng trở nên khó giải quyết hơn nếu lớp đất chịu nén
mở rộng tới độ sâu ngoài phạm vi cao độ đào cuối cùng
Các biện pháp để hạn chế biến dạng này có những hạn
chế tại những độ sâu mà tại đó chúng vẫn còn khả thi về
mặt kinh tế và kỹ thuật
2.2 Nguồn biến dạng ngoài
Cố kết do Thấm và Bơm nước Tác động của sự thấm
nước lên áp lực thủy tĩnh đã được trình bày ở trên Tuy
vậy, việc thấm vào hố đào có một tác động trực tiếp hơn
đối với biến dạng ở ngoài phạm vi hố đào Khi lớp đất
nén nằm trong mặt cắt đứng hố đào, lún cố kết sẽ xảy ra
nếu cột áp thủy tĩnh thay đổi Việc thoát nước cho tầng
ngậm nước nông nằm trên lớp đất chịu nén, hoặc sự hạ
áp của tầng thấm được nằm bên dưới lớp đất chịu nén,
đều có khả năng gây ra lún Trong trường hợp đầu, sự
thoát nước gây ra mất mát sức nổi do vậy làm tăng áp
lực thẳng đứng tác dụng lên lớp đất chịu nén Trường
hợp sau tạo ra một gradient thấm hướng xuống dưới, do
đó làm giảm áp lực lỗ rỗng trong lớp đất chịu nén ở
trên
Độ lớn của lún cố kết thực ra là một hàm số của bề dày,
tốc độ cố kết hoặc trương nở, và lịch sử hình thành ứng
suất của lớp đất khả nén; mức độ và hướng của sự tụt
nước ngầm, và tính thấm của tầng ngậm nước đã được
tháo nước
Tháo nước hầu như không thể tránh được khi làm hầm
theo cách đào-và-lấp Rất hiếm trường hợp mà nước
đọng trong hố đào, dù ở bất kỳ giai đoạn thi công nào,
lại được cho phép Việc tháo nước được thực hiện nhờ
đặt các giếng bơm bên ngoài hố đào, hố thu và bơm đặt bên trong hố đào, hoặc áp dụng cả hai Nhưng nếu cần duy trì mực nước ngầm bên ngoài hố đào thì không được phép đặt các giếng bơm bên ngoài
Sự hạ thấp áp suất, một dạng thức tháo khô, được yêu cầu khi cần đề phòng sự nâng thủy tĩnh của cao độ lòng
hố đào Một điều kiện như vậy có thể xảy ra khi một tầng đất tương đối chống thấm nằm trong giới hạn đào được đỡ bởi một tầng tương đối dễ thấm nằm bên dưới Nếu trọng lượng của lớp đất không thấm còn lại nhỏ hơn áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đáy lớp, thì sự nâng lên có thể xảy ra Để tránh điều này, phải làm một loạt giếng hạ áp xuyên qua lớp thấm nằm bên dưới để tạo ra
sự giảm áp Dù vậy, nếu các tường hố đào không xuyên sâu tới lớp không thấm nằm bên dưới lớp dễ thấm, việc
hạ áp suất sẽ có tác dụng vượt ra khỏi phạm vi hố đào, như thế gây nên khả năng lún cố kết
Cần lưu ý rằng tốc độ hạ thấp mực nước ngầm trong khi làm hầm không phải luôn luôn làm cân bằng lún bất lợi, đặc biệt là trong nội thành Tầng khả nén có thể đã được tiền cố kết do quá trình hạ mực nước ngầm trong lịch sử hoặc hiện tại đang diễn ra Mực nước ngầm đã
có thể bị nén xuống do các hoạt động xây dựng trước
đó Còn có những lý do khác đang gây ra sự hạ mực nước ngầm trong vùng đã cho, như các hầm nằm bên cạnh, duy trì hoạt động các hố thu nước nền móng, hay các tuyến phục vụ công cộng nằm dưới sâu, tại đó lớp vật liệu móng dạng hạt hoặc đắp trả đã thay thế cho lớp đất ít thấm hơn
Sự ổn định hố đào Khi làm hầm qua đất yếu, một mục
tiêu thiết kế quan trọng là ổn định hố đào Sự ổn định theo nghĩa này nói tới khả năng của hệ tường chắn chống lại sự quay của tường và biến dạng đất tổng thể
đi kèm với các biến dạng cắt quay lớn (hay sự phá hỏng cắt) của đất Biến dạng gây ra từ tình huống như vậy có
xu hướng phát triển theo chiều đi xuống (lún), bên ngoài và lên trên (bùng nền) trong phạm vi hố đào Hình dạng của hố đào và hệ tường chắn cần phải thỏa mãn hai chế độ ổn định Hố đào phải được thiết kế với
hệ số an toàn đủ để chống lại sự bùng nền Bài toán này
đã được Terzaghi phân tích (năm 1949) và sau đó được cải tiến bởi Bjurrum và Eide (1956), được minh họa như Hình 2 Hệ số an toàn cho chế độ này về cơ bản là một hàm số của cường độ chống cắt của đất và chiều sâu đào Chiều sâu chân tường dưới cao độ đáy hố đào không ảnh hưởng lớn tới tính ổn định cho tới khi cao độ mũi đạt tới đỉnh của một lớp đất cứng
Trang 4Nguyễn Đức Toản, June 2001
Điều kiện thứ hai cần phải thoả mãn là ổn định toàn bộ hay tổng thể Ổn định tổng thể, vì phụ thuộc vào trường hợp bùng nền có tính cục bộ hơn, đưa đến việc phân tích các cung trượt bắt đầu từ đáy hố móng, vòng qua dưới chân tường và đi lên cắt mặt đất tại một điểm khá
xa tường chắn (xem Hình 3) Trong trường hợp này cung trượt xảy ra trong một khối đất lớn hơn nhiều so với trường hợp bùng nền mang tính cục bộ hơn
Cả hai điều kiện ổn định trên đều có khả năng gây
biến dạng lớn Ngay cả khi phá hoại không xảy ra, nếu
hệ số an toàn thấp sẽ tạo sự phát triển tương đối lớn
các biến dạng cắt Để giữ cho biến dạng nằm trong
phạm vi chấp nhận được và tránh trượt lớn, điều quan
trọng là phải có các biện pháp thiết kế và đề phòng
thích hợp khi thi công Ví dụ, tại vùng đất sét nhạy
cảm, cần dùng hệ số an toàn lớn hơn so với các trường
hợp tạm thời thông thường, tính tới sự chùng biến
dạng (ứng suất) Trong quá trình xây dựng, các công
việc bên trong hố móng mà có thể gây phá hoại đất nền, chẳng hạn như đóng cọc, cần phải tránh hoặc được kiểm soát cẩn thận
3 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN BIẾN DẠNG
Xét các chế độ dịch đất, nhiệm vụ đặt ra là dự đoán nó
sẽ xảy ra ở mức độ nào khi xây dựng hầm Mức độ và
vị trí trượt đất bên ngoài hố đào rất quan trọng, vì nó
2
B
D
2
2
B
Pv
45 D.s
Hình 2 - Sự bùng nền (Bjerrum và Eide, 1956)
Hình 3 - Ổn định tổng thể
Lún mặt
Lớp đất dính
Mặt trượt Thanh neo Tường bị
quay
Trang 5Nguyễn Đức Toản, June 2001 trực tiếp ảnh hưởng đến các công trình dọc theo dải
đất dành cho tuyến hầm Biến dạng đất quá nhiều hay
tụt mực nước ngầm khá lớn có thể dẫn tới hư hỏng
nghiêm trọng và tính an toàn của các công trình hiện
có Điều này lại càng có ý nghĩa đối với các công trình
lịch sử cũ
Khả năng của chúng ta về dự báo dịch đất đã được
nâng cao rất nhiều nhờ có các mô hình tương tác
đất-kết cấu phức tạp, cùng với các phần mềm và phần
cứng máy tính để thực hiện sự phân tích tính toán
Mặc dù máy tính ngày càng mạnh hơn và các công cụ
tính toán càng chính xác hơn, các dữ liệu về đất mà
các tính toán dựa vào lại có tính tin cậy chưa cao và
không đầy đủ so với bản chất chặt chẽ của các mô
hình toán học
3.1 Kinh nghiệm trước đây
Do thiếu các phương pháp chính xác thích đáng để dự
đoán biến dạng đất, các kỹ sư và nhà quy hoạch phải
dựa vào kinh nghiệm có sẵn để đánh giá sự làm việc
của hố đào Dù sao, tính thích dụng của dữ liệu có sẵn
bị hạn chế bởi các nguyên nhân:
• Các kết quả thực nghiệm từ công trình khác hiếm
khi có sự tương quan trực tiếp với dự án hiện tại
đang đặt ra
• Dữ liệu thực nghiệm đôi khi bao gồm các báo cáo
về biến dạng đất xét đến tất cả các nguyên nhân
Ví dụ, một hố đào có thể đã bị chuyển vị ngang
tường đáng kể bởi vì nhà thầu đã lắp ráp không
chính xác một thanh chống ngang Hầu hết các
báo cáo không phân biệt một cách chi tiết các
nhân tố riêng biệt gây ra biến dạng đất
Do đó, nếu chỉ dựa vào kinh nghiệm trước đó như vậy,
thật khó tiến hành các nghiên cứu thông số để thử
nghiệm các biện pháp khác nhau nhằm hạn chế chuyển
dịch đất
3.2 Các phương pháp bán kinh nghiệm
Các nghiên cứu gần đây đã cố gắng kết hợp kinh
nghiệm có trước với phân tích chung hệ tường và
thanh chống Tác giả Clough và O’Rourke đã đưa ra
một kết quả nghiên cứu, trong đó những quan trắc về
biến dạng của một số hố đào, được lập thành bảng và
so sánh với độ cứng của tường chắn, và tương quan
giữa hệ số an toàn với sự bùng nền Hình 4, lấy từ
nghiên cứu đó, minh họa một vài kết quả từ việc ứng
dụng phương pháp ấy Đối với hố đào trong đất sét
mềm tới cứng vừa, hình vẽ đã so sánh chuyển vị
ngang tường lớn nhất đã tiêu chuẩn hoá với độ cứng
của hệ tường, được tính theo:
4
EI γW
trong đó E là môđun đàn hồi của tường, I là mômen chống uốn, h là khoảng cách trung bình giữa các lớp thanh chống Các đường cong khác thể hiện quan hệ giữa các hệ số an toàn khác nhau với độ bùng nền FS, trong đó FS được định nghĩa là:
Nc s / (γ D + p) với D là chiều sâu hố đào, γ là tỷ trọng đất sét, s là cường độ chống cắt không thoát nước của đất sét tại đáy hố đào, p là tải trọng đất mặt, Nc là hệ số phụ thuộc kích thước hố móng
Nghiên cứu và hình vẽ đi kèm trên đây là kết quả của
sự kết hợp các phân tích tương tác tường-đất với các tính toán chuyển vị tường quan trắc từ các hố đào thực
tế Từ hình vẽ này, có thể rút ra một số điểm về sự làm việc chung của một hệ tường chống hố đào:
• Chuyển vị của tường mềm bị quy định chủ yếu bởi độ cứng của nó Khi tường trở nên cứng hơn,
sẽ có một sự giảm nhỏ chuyển vị tường Điều này
có nghĩa, cách thức quy định biến dạng đất thay đổi từ các tác động lớn về mặt kết cấu của độ cứng
hệ tường đến các tác động lớn về mặt địa chất của
sự chuyển dịch khối đất, tức là "hiệu ứng bùng nền"
• Đối với hệ tường rất cứng, khi thay đổi các bộ phận kết cấu của tường chắn và hệ giằng, sẽ ít có thêm sự giảm nhỏ chuyển vị tường
Phương pháp mô tả bởi Clough và O’Rourke cho ta một cách kết hợp giữa điều tra thực nghiệm có trước với sự phân tích đánh giá của một hố đào nhất định
Dù vậy, vẫn có những hạn chế:
• Một lần nữa, việc xem xét các hố đào trước đó lại
có xu hướng gộp mọi nguyên nhân gây chuyển vị tường Do đó, phương pháp này không phân tích các yếu tố riêng phần như phân kỳ xây dựng, trình
độ tay nghề kém, và các vấn đề dịch tường khác
• Phép phân tích này so sánh dữ liệu hố đào thực tế với các thông số đất nhận được từ sự phân tích ngược từ hình vẽ có một số giả thiết chung về hệ tường chắn hố đào Các giả thiết chung này có thể chưa thích hợp cho mọi loại hố đào Ví dụ, các mô hình có chân tường ăn sâu một khoảng nhất định dưới hố móng đất mềm Không có sự tính đến các trường hợp tường ngàm vào tầng cứng như đá hoặc tảng sét cát cuội lăn do băng tan
Năm 1992, O’Rourke đưa ra cách giải quyết ngàm tường ngăn vào tầng cứng để giải quyết hạn chế trên
Trang 6Nguyễn Đức Toản, June 2001 Việc dự báo tường sẽ chuyển vị bao nhiêu thực ra chỉ
là một phần công việc Các công trình kế bên bị ảnh
hưởng không chỉ bởi độ chuyển vị tường mà còn bởi
khối đất sẽ dịch chuyển bao nhiều đằng sau tường
Lún lệch là mối quan tâm chính Một tòa nhà có thể
lún đều vài in-sơ và ít bị hư hại Nhưng, lún lệch giữa
các điểm gối móng có thể gây ra ứng suất lớn cho
tường, sàn, dầm và các mối nối kết cấu, sinh ra sự cố
và, trong trường hợp xấu nhất, sụp đổ
Dạng chuyển dịch là một hàm của loại tường chắn,
loại đất và tính phân lớp, các bước thi công và các
nhân tố khác Một điều cũng cần xem xét khi xét sự
ảnh hưởng của dịch đất lên kết cấu hiện có là vị trí và
chiều sâu của các bộ phận nền móng của nó
Các phương pháp bán thực nghiệm hiện có các giả
thiết chung về việc đất dịch chuyển ra sao phía sau
tường chắn Ví dụ, Clough và O'Rourke đề nghị rằng
tỷ số giữa chuyển vị đất thẳng đứng lớn nhất và
chuyển vị ngang tường lấy là 1 Hình 5, nhận được từ
Clough và O'Rourke, tổng kết các dạng lún đề nghị
cho một loạt các điều kiện tổng quát Dựa vào một
chuyển vị ngang tường tính toán được, các hình vẽ
này có thể được dùng để tính ra chuyển vị đứng Các
công trình hiện có dọc theo dải đất dành cho hầm có
thể được thử nghiệm để biết ứng xử của chúng dưới
các độ lún dự báo này
Một lần nữa, về bản chất, phương pháp này lại mang tính tổng quát, và được sinh ra từ việc thống kê nhiều
dự án, với tất cả các chuyển vị được gộp lại với nhau Các tác giả nhận xét rằng các kết quả nên được sử dụng thận trọng
3.3 Phân tích tương tác Kết cấu - đất
Dự báo chuyển vị đất và tường bằng phân tích tính toán kỹ lưỡng là một sự phát triển tương đối mới Các phương trình cần để tiến hành các tính toán đó đã có trong nhiều năm, nhưng chỉ gần đây mới được máy tính cấp cho sinh lực để có được lời giải thực tế Trong thực tế, các ví dụ về loại công việc này bên ngoài giới học viện chỉ có thể tìm thấy trong vòng mười năm trở lại đây với sự bùng nổ máy tính cá nhân và sự phát triển các chương trình phần mềm phân tích tương tác tường-đất để chạy trên chúng
Đối với phân tích này, đất và tường được mô hình hóa như một khối Khối này được phân thành các phần tử riêng rẽ có tính chất đàn hồi hoặc không Dùng phương pháp phần tử hữu hạn hoặc sai phân hữu hạn
để tính toán ứng suất và biến dạng cho mỗi vật liệu trong mô hình Mô hình này sẽ dự báo chuyển vị tường và đất bằng cách tái tạo các trạng thái ứng suất gây bởi quá trình xây dựng
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
EI/yh4: §é cøng hÖ thèng
0.9 1.0 1.1 1.4 2.0 3.0
Hệ số an toàn chống bùng nền
Hình 4 - Đường cong thiết kế cho Chuyển dịch tường lớn nhất
(Clough và O'Rourke, 1990)
10
Trang 7Nguyễn Đức Toản, June 2001
Việc ứng dụng chương trình SOILSTRUCT là một ví
dụ về phép phân tích này SOILSTRUCT có các mô
hình đàn hồi có sẵn cho tường và các bộ phận liên kết,
quan hệ hyperbolic giữa ứng suất và biến dạng để lập
mô hình làm việc của khối đất, và khả năng tái tạo sự
thi công theo giai đoạn Nhờ đó, các kỹ sư đặt ra các
giả thiết về tiến trình đào, bao gồm chiều sâu mỗi cấp
đào và lắp đặt thanh giằng Mô hình này lần lượt khử
kích hoạt các khối đất và gia tải thêm cho hệ liên kết
Khối đất đằng sau tường tác động lại phương án thi
công đã mô hình hoá dựa trên các tính chất vật liệu
thành phần đã được nhập vào chương trình
Phân tích tương tác đất-tường có các ưu điểm sau so
với phương pháp kinh nghiệm và bán thực nghiệm:
• Phân tích được tùy biến theo hiện trường Không
cần các giả thiết chung
• Có thể tạo các phương án phụ thuộc tham số Ví
dụ, nhà thiết kế có thể thử các kích cỡ và vị trí các
thành giằng bên trong khác nhau, các độ cứng
tường chắn khác nhau, và các thông số khác nhằm
hoàn thiện thiết kế và giảm chuyển vị tường Mô
hình này sẽ dự báo các kết quả cho mỗi điều kiện
riêng biệt
• Phép phân tích tương tác tường-đất sẽ dự báo một
trường biến dạng đất phía sau tường chắn Mức độ
(độ lớn) và vị trí biến dạng đất có thể được xem
xét để biết sự tác động tới công trình thực tế trong
dải đất dành cho hầm Các kết quả chuyển vị có
tính đặc thù hơn này chính là một ưu điểm so với
phương pháp tính toán thực nghiệm và bán thực
nghiệm có tính dè dặt và chung chung
Mặt khác, sự phân tích kỹ lưỡng tương tác tường-đất cũng không phải là phương thuốc bách bệnh khi đánh giá chuyển dịch đất, lý do là vì:
• Mức độ phân tích thường tốt hơn dữ liệu đầu vào của nó Với mục đích đánh giá chuyển vị đất, các thông số địa chất rất khó đo lường với độ tin cậy cao Phương pháp phần tử hữu hạn và sai phân hữu hạn dùng cho mục đích này rất dễ mắc (dễ nhạy cảm với) vấn đề máy tính "rác vào, rác ra"1
• Sự phân tích tương tác tường-đất rất phức tạp và đòi hỏi sự thông dịch cẩn thận Không nghi ngờ gì nữa, các phần mềm tương lai sẽ tân tiến hơn, nhưng quả là ngày ấy chưa đến để có được một sự tính toán tương tác tường-đất theo phương pháp phần tử hữu hạn một cách dễ dàng, không phiền phức
• Mô hình có thể tinh vi hơn, song nó vẫn tiềm ẩn một sự đơn giản hóa toán học so với những gì xảy
ra trong thực tế Thiếu sót điển hình là những xem xét về độ cứng theo chiều dọc (phân tích 3 chiều),
mô hình hóa chính xác sự chùng thanh chống, và các yếu tố khác Có lẽ quan trọng nhất, không ai
có thể đạt tới được sự mô hình hóa một cách hiệu quả cách thức thi công lõng bõng đầy nước Cũng như trong các lĩnh vực khác, sự ngu muội của con người vẫn chưa tìm ra cách biến nó thành các thuật toán toán học
3.4 Phân tích Cố kết
Phần trước đã nói về phân tích hệ tường chống và chuyển vị tường Như chúng ta đã thấy, sự cố kết cũng
1 Dữ liệu vào vô nghĩa hoặc không thích hợp sẽ cho ra kết quả vô nghĩa hoặc không thích hợp - N.D
0 10 20 30 40 50 60
ChiÒu s©u (m)
Hình 5 - Ảnh hưởng của Độ cứng Tường (Rough và O'Rourke, 1990)
Trang 8Nguyễn Đức Toản, June 2001
có thể gây ra biến dạng lớn phía sau tường chắn
Ngoài độ lún này, tác động của việc bơm nước có thể
làm lộ ra các bộ phận móng mà trước đây chúng nằm
dưới mực nước ngầm Các kết cấu tựa trên móng cọc
gỗ đặc biệt dễ bị hư hại trong mức nước ngầm hạ
xuống Các cọc gỗ lộ ra trong không khí và vi khuẩn
là những nhân tố gây mục nát nhanh chóng và hao hụt
tiết diện
Khi phân tích, cần phân biệt giữa hai loại hệ tường
chống: kín nước và không kín nước Hệ tường như các
cọc chống, cọc ván thép được xem là không kín nước
Các loại tường này cho phép rò rỉ lớn và không tin cậy
khi cần duy trì mực nước ngầm phía sau tường chắn
Các tường vữa và tường bêtông dạng cọc ống chống
được xem là kín nước, mặc dù đây là một thuật ngữ
tương đối vì luôn luôn có một lượng thấm nước nào
đó Trong những vùng nước ngầm cao và cần phải duy
trì trong khi thi công, cần phải định rõ loại tường kín
nước Vấn đề lúc này trở thành đánh giá xem cần phải
tháo nước bao nhiêu cho thi công và nó có hậu quả gì
đối với khu vực bên ngoài hố đào
Để xác định các tác động của sự cố kết bên ngoài hố
đào, cần phân tích dự đoán lượng tháo nước và cố kết
sinh ra Phương pháp cổ điển phải chuẩn bị một phân
tích thấm hai chiều đối với dòng nước bên dưới tường
chắn Phân tích được thực hiện bằng cách vẽ lưới
đường thấm, hay gần đây hơn, nhờ áp dụng các
chương trình phần tử hữu hạn hay sai phân hữu hạn để
giải các phương trình cơ bản của chất lỏng (Brenner,
1984) Sự tụt áp suất cột nước gây ra bên ngoài tường
chắn dẫn tới sự cố kết của một lớp đất khả nén và
chuyển vị do cố kết Đối với phân tích này, một mức
tháo nước ngầm được giả thiết trong lòng hố đào Có
thể thử liên hệ mức nước cần tháo và sự điều chỉnh
tháo nước với sự phân kỳ xây dựng thực tế Tuy nhiên,
sự tinh chỉnh này thường không được dùng đến trong
khi thiết kế vì sự phân kỳ có thể thay đổi khi bắt đầu
thi công
3.5 Các Yếu tố Phân tích Bổ sung
Sự áp dụng Tường Vữa trong Kết cấu Hầm Hoàn
thiện Một xu hướng gần đây trong làm hầm theo lối
cắt-lấp trong thành phố là sử dụng tường chắn như là
một phần của kết cấu vỏ hầm Khi một tường chắn
cứng như tường vữa được lựa chọn vì độ cứng và độ
chống thấm của nó, thì nó cũng được dùng luôn làm
một bộ phận vỏ hầm
Việc dùng tường vây theo cách này gây ra phức tạp
trong tính toán mà đáng lẽ đã không cần xét tới đối với
tường vây tạm thời Hãy xét bài toán tính toán chuyển
vị đất, cũng cần phải tính tới các giai đoạn thi công phụ như việc nối bản đáy với bản nắp Iffland (1980) minh họa một loạt các giai đoạn thi công và áp lực đất sinh ra cho một bài toán hầm giả định Việc chất tải có thể thực hiện lên mô hình kết cấu để dự báo chuyển vị tường Cách tiếp cận khác có thể là tiến hành phân tích đầy đủ tương tác công trình-đất của quá trình thi công phân kỳ Với bài toán này, phần mềm máy tính có thể tính toán tải trọng đất rất hiệu quả trong khi phân kỳ xây dựng Có lẽ không cần thiết phải sử dụng các phép gần đúng cho áp lực đất trong mỗi giai đoạn xây dựng Tuy vậy, các điều kiện trước đó về phân tích tương tác kết cấu-đất vẫn có thể đúng
Trình độ Thi công Kém Khi cố gắng đánh giá
chuyển động đất đằng sau tường chắn hầm, với trình
độ thi công tốt đã là rất khó dự báo chính xác Hầu như là không thể xác định được các tác động của việc thi công tồi Có thể kể ra các mặt thi công kém như:
• Các thanh giằng không liên kết khít khao, hay tiến hành gia tải không đúng cách
• Chậm trễ trong việc lắp ráp hệ thanh giằng, hay đào quá nhiều trước khi lắp thanh giằng
• Tháo hút nước không đúng hoặc quá nhiều
Giai đoạn phân tích dự án thường được dựa vào để cung cấp một "trường hợp cơ sở" cho việc dự báo chuyển vị đất Một cách để đối phó với kỹ thuật thi công kém là dự đoán chuyển vị một cách dè dặt (cẩn trọng) Mặc dầu vậy, không thể quá dè dặt đến mức các kết quả dự báo có thể gây phương hại không cần thiết đến ngân quỹ và tiến độ của dự án Các dự báo về chuyển dịch đất chấp nhận được có xét tới khả năng thi công tồi luôn là một vấn đề gây tranh cãi
Đánh giá các Công trình Hiện có
Việc phân tích sẽ không đầy đủ nếu thiếu một đánh giá về các tác động của chuyển vị đất đối với các công trình lân cận dọc theo tuyến hầm Phân tích về chuyển
vị tường chắn và hố đào sẽ cho phép ta đánh giá được phạm vi chuyển dịch đất sau tường chắn Có thể tác dụng giá trị chuyển dịch này lên mô hình các công trình nhà cửa hiện có để biết trước được hậu quả Ví
dụ, đối với một dạng khung nhà và nền móng nhất định, một số điểm gối nhất định có thể bị uốn dựa vào phân tích chuyển vị tường Do vậy các tác động lên kết cấu nhà cửa có thể được định lượng
Phép phân tích cũng cần xét tới các tác động không dễ định lượng, như điều kiện của một tòa nhà hiện tại mà
nó phải chịu đựng biến dạng Có thể phân biệt "hư hại
về mặt kết cấu" và "hư hại về mặt kiến trúc" Hư hại
về kết cấu do hố đào bên cạnh bao gồm hư hỏng đáng
Trang 9Nguyễn Đức Toản, June 2001
kể hoặc sụp đổ đối với các bộ phận kết cấu chính của
ngôi nhà Hư hại về kiến trúc chủ yếu là về tính thẩm
mỹ: bề mặt bị nứt, cửa không còn thẳng đứng, v.v
Hư hại về kiến trúc có thể dễ dàng xử lý được sau khi
hoàn thành xây dựng Dù sao, đối với công trình lịch
sử, ngay cả việc gây nên hư hại về kiến trúc cũng
không được phép
Boscardin và Cording (1989) đã có các nghiên cứu
phân tích tác động của chuyển dịch đất bên dưới công
trình nhà cửa Các nghiên cứu của họ đã cố gắng
lượng hóa nhiều thông số liên quan đến chuyển động
đất, và họ đã so sánh các kết quả áp dụng phương
pháp của họ vào một số công trình xây dựng hầm
3.6 Dự báo Chuyển động Đất trong Dự án
Hầm/Đường trục Trung tâm
Tại Dự án Hầm/Đường trục chính Trung tâm, trách
nhiệm của Tư vấn Địa chất Khu vực là đưa ra các
khuyến cáo ban đầu cho các nhà thiết kế cuối cùng về
các vấn đề chuyển động đất
Ví dụ, Tư vấn Địa chất Khu vực (TVĐCKV) của khu
vực đông dân của dự án, có đặc điểm là nhà cửa kế
bên dày đặc nhất, đã đưa ra các khuyến nghị sau đây
để tính toán chuyển vị đất:
- Độ lớn và phân bố chuyển vị đất do hoạt động đào
có thể ước lượng nhờ phân tích phần tử hữu hạn hay
phương pháp bán thực nghiệm đã tóm tắt bởi Clough
và O'Rourke (1990) Chúng tôi đề nghị dùng phương
pháp bán thực nghiệm để đánh giá ban đầu chuyển vị
đất và tác động có thể của nó lên các công trình kế
bên Tại các vị trí quan trọng đòi hỏi có sự phân tích
chi tiết hơn về chuyển vị đất và đánh giá các biện pháp
đặc biệt để giảm chuyển vị đất, việc dùng phương
pháp phần tử hữu hạn là hợp lý
- Vì vậy, cách làm tốt nhất là trước hết dùng phương
pháp bán thực nghiệm để loại ra các khu vực có vấn
đề, sau đó nghiên cứu các bộ phận này kỹ hơn bằng
phân tích phần tử hữu hạn Dựa trên khuyến cáo này,
trách nhiệm của Tư vấn Thiết kế Khu vực là tính toán
chuyển vị cho các thiết kế hầm đặc biệt
- Cố kết đã được phân tích bằng việc giả thiết có được
sự tháo nước hoàn toàn bên ngoài hố đào và tiến hành
phân tích cố kết một chiều của lớp đất sét; và nhờ
phân tích thấm hai chiều Trong trường hợp thứ nhất,
các nhà thiết kế đã phát hiện một lớp rất dễ thấm gồm
sét cát cuội lăn và đá dăm tại chân tường chắn Điều
này dẫn đến một giả thuyết thận trọng rằng: tác động
của việc bơm nước trong lòng hố móng có thể được
cảm nhận hầu như là ở ngay bên ngoài hố móng trong
lớp này, do đó gây ra sự giảm áp tại đáy lớp đất sét nằm phía trên lớp sét tảng lăn
4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NHẰM GIẢM CHUYỂN DỊCH ĐẤT
Đối mặt với thách thức về thiết kế và thi công một hầm đào-và-lấp trong một khu vực xây dựng dày đặc, nhà thiết kế và nhà thầu cần xem xét nhiều phương pháp để hạn chế chuyển dịch đất Trong phần trước, chúng ta đã xét cách tiếp cận để đánh giá chuyển dịch đất Theo kết quả phân tích, chuyển dịch đất có thể cần phải bị hạn chế để bảo vệ các công trình hiện có Các phương pháp hạn chế chuyển dịch đất cần phải xét đến hai nguyên nhân chính, chuyển dịch tường và chuyển dịch do cố kết Các phương pháp giải quyết vấn đề bao gồm:
• Làm tường cứng hơn, sâu hơn, hay ít thấm hơn
• Dùng các thanh giằng cứng hơn hoặc số lượng nhiều hơn
• Gia tải trước các thanh giằng
• Các phương pháp phân kỳ thi công
• Áp dụng các phương pháp cổ điển ít hơn
• Gia cố cho các công trình hiện tại
4.1 Thi công Tường Chắn
Điểm khởi đầu cho hầu hết các kế hoạch đào móng là giả thiết các mái dốc hố đào khi không có tường chắn Trong vùng đô thị, điều này thường là không thực tế, bởi vì ngay cả với một độ dốc rất đứng cũng có thể làm tăng đáng kể chiều rộng dải đất dành cho hầm và tác động đến mọi thứ xung quanh Do đó, cần làm các tường đứng Loại tường chắn rẻ nhất là loại tường cọc
cừ dạng chống và tường hộ bảo vệ mái dốc Công việc đào tiến triển sâu dần và các lớp tường hộ kế tiếp được lắp đặt Các cọc chống có thể liên kết với các thanh chống ngang, với các liên kết góc hay được giữ bởi các thanh neo
Thật không may, tường cọc chống và tường hộ không được cứng lắm, và chúng có chiều hướng bị rò rỉ Tính mềm dẻo của tường có thể sinh ra chuyển dịch đất ngang không cho phép đằng sau tường Thiếu độ kín nước có thể dẫn đến hạ nước ngầm bên ngoài hố móng, tạo nên lún cố kết
Để khắc phục những vấn đề này, có thể làm tường chống có độ mềm dẻo ít hơn Đó là tường được làm
Trang 10Nguyễn Đức Toản, June 2001 dày từ 0,6 - 1,2 m bằng phương pháp hào vữa Phương
pháp khác bao gồm làm cọc tiếp tuyến hay tường bằng
cọc nhồi, chúng có thể được khoan hay đào bằng hào
vữa Ta sẽ có một tường cứng hơn nhiều và kín nước
hơn loại cọc chống và tường hộ hay cọc ván thép
Tường vữa với một chiều dày nhất định có giằng
chống thích hợp sẽ đủ cứng nếu chuyển dịch phía sau
hố đào được quy định bởi "hiệu ứng bùng nền" dưới
chân hố đào
Tường chắn bằng vữa có hai loại: tường vữa bêtông
thông thường và tường bêtông dạng cọc ống chống
Tường bêtông cọc ống có các đoạn thép chôn trong
bêtông và cứng hơn một tường vữa bêtông cốt thép
thông thường có cùng độ dày Tuy thế, sẽ không có
hiệu quả lớn nếu phải tăng thêm độ cứng của tường để
làm giảm chuyển dịch đất bên ngoài hố móng Như
chúng ta đã biết, chuyển dịch đất bị khống chế nhiều
hơn bởi hiệu ứng "bùng" và ít hơn bởi độ võng của
tường phía trên hố đào khi tường được gia cứng thêm
Tác động của cố kết có thể giảm nhẹ nhờ dùng một
tường chống sâu hơn Tường sâu hơn làm việc như
một ngưỡng cắt, làm giảm lượng tụt áp bên ngoài hố
đào Một tường sâu hơn cũng giúp giảm hiệu ứng
bùng nền và sự "phình" tường Trong một hố đào qua
đất yếu mà phía dưới có sét cứng hoặc đá, khi tường
được ngàm vào lớp địa chất cứng, chuyển vị tường sẽ
giảm đi
4.2 Sử dụng Thanh chống Nhiều hơn hay Cứng
hơn
Bằng cách tăng số lượng và kích thước các thanh
chống, chuyển dịch tường có thể được hạn chế
Chuyển vị tường giữa các thanh chống được quy định
bởi độ cứng chống uốn của tường và chiều dài nhịp, l,
giữa các điểm chống Mức độ uốn tỷ lệ nghịch với lũy
thừa bậc 4 của l Nếu nhịp là quá lớn, việc giảm
khoảng cách sẽ làm giảm đáng kể sự uốn Mặc dù vậy,
có một giới hạn thực tế về mặt có thể giảm khoảng
cách tới bao nhiêu để có thể thi công được Mặt khác,
tại một điểm nhất định, các chế độ uốn khác như
"phình" dưới tường sẽ kiểm soát sự tính toán chuyển
vị Giới hạn thực tế cho khoảng cách đứng của các
thanh chống là 3,6 - 4,6 m
Khi được chất tải, các thanh chống sẽ biến dạng nén
Thiết kế giả thiết rằng thanh chống sẽ không bị oằn
khi nén Do đó, biến dạng được quy định bởi độ cứng
dọc trục, AE/L, trong đó A là diện tích mặt cắt ngang
thanh chống, E là môđun đàn hồi, và L là chiều dài
chịu nén Có thể giảm uốn nhờ tăng diện tích mặt cắt
ngang Về mặt này, cũng lại có hạn chế nhất định
Một điều quan tâm khi thiết kế hệ chống là mối nối vào tường Hansen (1981) đã đề nghị một cách để mô hình hóa sự trượt tại điểm nối Một cách khác là gia tải trước thanh chống
Một điều quan trọng khi quyết định vị trí thanh chống
là hiệu ứng dầm chìa Tường bị hẫng kể từ lớp thanh chống trên cùng Nếu đoạn hẫng quá lớn, sẽ có thể xảy
ra sự chuyển dịch tường lớn nhất tại phía đỉnh tường
4.3 Gia tải trước cho Thanh chống
Thông thường người ta hay gia tải trước cho thanh giằng tại những nơi cần hạn chế dịch chuyển tường Gia tải trước tạo một lực nén vào đất tương ứng với diện tích xung quanh thanh chống Tải đặt trước truyền vào đất theo cùng cách mà áp lực đất truyền lên thanh chống Gia tải trước sẽ có ích lợi nhiều nhất trong trường hợp lớp đất khả nén nằm bên cạnh hố móng và độ cứng thanh chống lớn hơn nhiều so với độ cứng của đất Độ lớn biến dạng, hay tổng chuyển vị hướng ra ngoài của tường chắn, cần có để phát triển và duy trì lực kháng của đất, có thể lớn hơn nhiều so với
độ co ngắn đàn hồi tính toán của thanh chống Do vậy, nguyên nhân biến dạng được giảm nhẹ nhờ quá trình gia tải trước được thể hiện ở sự nén của đất, co ngắn đàn hồi của thanh chống, và sự loại bỏ sự "chùng" của toàn hệ thống Có thể thực hiện gia tải trước bằng chêm và kích thủy lực Thường thì, người ta quy định dùng một tải trọng khoảng 50% toàn bộ tải trọng thanh chống tính toán để gia tải trước
4.4 Các Phương pháp Phân kỳ Xây dựng
Chuyển dịch tường trong khi đào đất chủ yếu là do ứng xử cục bộ của khối đất bị chia cắt qua tầng lớp Song, hố đào cũng còn có độ cứng theo chiều dọc Bằng cách giới hạn chiều dài đào đất, độ cứng theo chiều dọc của tường và đất có thể được huy động để giảm sự chuyển dịch tường vào phía trong
Cũng thế, việc cẩn thận tạo các bậc thềm thi công trong giai đoạn giằng chống cũng rất có ích Ví dụ, khi đào ga điện ngầm Shot Tower ở Baltimore, việc đào tiến hành ở giữa hành lang (rãnh cắt) thăm dò, có hai bậc thềm tạo bằng vật liệu tại chỗ để lại sát tường bêtông dạng cọc ống chống Sau đó Nhà thầu đào các hào ở bên mỗi tường vữa để lắp đặt lớp thanh chống tiếp theo thấp hơn Sau khi gia tải trước hệ thanh chống, các thềm đất còn lại được phá bỏ Bằng cách này, các bậc thềm được giữ nguyên càng lâu càng tốt nhằm hạn chế chuyển vị tường
