Dựa vào kết quả tính toán, phân tích lý thuyết, tính toán bằng phần mềm Plaxis và kết quả thử tải neo tại hiện trường cho phép rút ra được một số kết luận ban đầu như sau: Neo hotdog có thể rút ngắn được chiều dài neo, tăng khoảng cách giữa các neo so với neo thường, khả năng chịu tải của neo hotdog cũng lớn hơn so với neo thường khoảng 20%,...
Trang 1SO SÁNH THIẾT KẾ NEO THÔNG THƯỜNG
VÀ NEO HOTDOG CHO HỐ ĐÀO SÂU
Design for hotdog and normal anchors Abstract: Ground anchor is an effective measure to stabilize D-wall of a
deep excavation Recently, a new anchor method (hot dog anchor) is presented in Vietnam This papers compare the calculation results (Plaxis program) of hotdog anchor and normal anchor The results showed that hotdog anchor can be effectively used for deep excavation when contructing
in soft soil layer
Keywords: Hot dog anchor, Plaxis, soft soil, D-wall
1 GIỚI THIỆU CHUNG
Ở Việt Nam, các hố đào sâu hiện nay cũng đã
áp dụng neo trong đất để giữ ổn định cho tường
vây Biện pháp neo trong đất có nhiều ứu điểm
[1], [2] Vì vậy, tòa tháp Keangnam Landmark
Tower tại Hà nội, đã sử dụng hai tầng neo trong
đất có sức chịu tải từ 35 - 40 tấn để thi công 2
tầng hầm của tòa tháp này Hiện nay khi thi
công hố đào sâu, trong nhiều trường hợp thường
dùng kết cấu khung chống để ổn định thành hố
đào Tuy nhiên khi hố đào có kích thước mặt bằng lớn, việc sử dụng khung chống sẽ khó khăn, thời gian thi công kéo dài Khi đó có thể
áp dụng biện pháp thi công neo trong đất nhằm giữ ổn định cho tường vây [3] Việc thi công neo giúp cho chuyển vị của tường vây giảm, hố móng có thể tiến hành đào hở, tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ thi công Các hố đào sâu áp dụng neo trong đất đã được áp dụng hiệu quả nhiều nơi trên thế giới [3]–[9]
Hình 1 So sánh bầu neo của neo hot dog và neo thường
Năm* 2018, công ty Krvina và Dean (Hàn
quốc) đã giới thiệu một loại neo mới tại Việt
*
Khoa Công trình - Đại học Giao thông Vận tải
03 Cầu Giấy-Láng Thượng-Đống Đa-Hà Nội
Email: nguyenchaulan@utc.edu.vn
nam Đây là neo được mở rộng phần bầu neo, gọi là neo hotdog Các công trình hố đào sâu tại Hàn quốc đã áp dụng khá hiệu quả loại neo mới này Tại Việt Nam, loại neo mới này được giới thiệu và thi công thử nghiệm tại dự án thuộc quận 2, thành phố Hồ Chí Minh Đặc điểm của
Trang 2neo hotdog bao gồm kích thước bầu neo
(D500mm) được tăng lên gấp 2,5 - 3 lần so với
neo thông thường (Hình 1); mở rộng bầu neo
bằng công nghệ khoan, phun trộn vữa áp lực cao
với đất xung quanh khiến cho neo Hotdog có
thể áp dụng đặc biệt thích hợp với loại đất yếu
mà neo thường không áp dụng được; khả năng
chịu lực tăng lên làm cho số lượng neo và chiều dài neo cũng được giảm đi làm cho chi phí thi công giảm, tăng hiệu quả kinh tế của dự án Như vậy khi áp dụng neo hot dog thì chiều dài neo
đi, sức chịu tải của neo sẽ tăng lên dẫn đến khoảng cách các neo cũng giảm đi Bảng 1 tổng hợp so sánh giữa neo hotdog và neo thường
Bảng 1 So sánh neo hot dog và neo thường
1 Bầu neo Diện tích bầu neo tăng lên
2,5-3 lần
Bầu neo dễ bị phá hoại
2 Số lượng neo Giảm số lượng neo Khi khoan đất xung quanh dễ bị
xáo động
3 Thi công Dễ dàng thi công, Giảm độ
lún bề mặt
Bầu neo cần khống chế tốc độ
và áp lực
Do vậy bài báo này trình bày phương pháp
tính toán sức chịu tải, kết quả thí nghiệm hiện
trường cho 2 loại neo là neo hot dog và neo
thông thường Từ kết quả tính toán sẽ đánh giá
được yếu tố kỹ thuật của hai loại neo, khả năng
áp dụng của chúng
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Điều kiện địa chất
Hình 2 Vị trí lỗ khoan
Đánh giá chung điều kiện địa chất của khu
vực như sau: Lớp địa chất số 2 - Bùn sét lẫn
nhiều hữu cơ, là lớp đất sét yếu và khá dày với
chiều dày trung bình là 11m xuất hiện tại tất cả các vị trí hố khoan, đồng thời nằm toàn bộ trong phạm vi đào của hố đào Chiều dày lớp địa chất này không thay đổi nhiều trong phạm vi các hố khoan HK2, HK3, HK4 theo báo cáo địa chất từ chủ đầu tư (hình 3, 4)
2.2 Giới thiệu về công trình
Một số chỉ tiêu kỹ thuật của công trình: Mặt bằng dự kiến xây dựng có kích thước 193,1 x 82,32m; Quy mô 3 tầng hầm và 1 hầm lửng; Chiều sâu hố đào sâu nhất của công trình
so với mặt đất tự nhiên là 15m
Công trình sử dụng phương pháp đào mở với
hố đào được giữ an toàn bằng tường vây Barrette dài 22,7m
Tường vây barrette được chống đỡ bằng 3 hệ shoring và hệ neo đất tùy vị trí thi công Phương
án móng dự kiến là móng cọc nhồi đường kính 1,2m Sức chịu tải của cọc dự kiến là 600T
2.3 Mặt cắt tính toán
Bài báo sẽ phân tích tính toán cho 2 trường hợp neo thường và neo hot dog Chiều dài neo hot dog là 32m cho tầng đầu tiên; đường kính neo hotdog là 400mm, bầu neo dài 12m Neo thường có chiều dài là 34m, vị trí có chiều dài neo lớn nhất là 38m, đường kính 150mm, bầu
Trang 3neo có chiều dài là 16m Mặt cắt phân tích 1-1
được tính toán theo địa chất hố khoan gần nhất
nhằm đảm bảo mô phỏng chính xác ứng xử của
phạm vi đất ngay sau tường (Hình 3, 4) Sự thay
đổi của địa tầng trong phạm vi hố đào, nằm xa
vị trí hố khoan và vị trí mặt cắt tính toán tương
ứng có thể được bỏ qua do ảnh hưởng lên
chuyển vị tường là không lớn
HOTDOG A NCH OR(C.T C 2,000)
PC ST RAND D15 2x4EA
H K04
G L (-)4.300
G L (-)7.400
G L (-)10.400
G L (-)14.700
G.L (-)1 800
G L (-)16.100
20 ,000
12 ,000
14 ,000
12,000
8,0
00
12,000
6,0
00
12,000
D -W ALL
D 800
1.50 1
14.50
21.00 23.50
2
3A
4
5
H OTDO G A NCH OR(C.T C 2,500)
PC STRA ND D15 2x4EA
Hình 3 Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1
neo hot dog
Hình 4 Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1
neo thường
2.4 Phân tích, tính toán hố đào dùng neo hot theo phần mềm Plaxis
Phần mềm Plaxis là phần mềm thương mại, được ứng dụng phổ biến để tính toán hố đào sâu Đây là phần mềm tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn, có nhiều ứng dụng trong tính toán nền móng, hố đào Các thông số nhập vào phần mềm Plaxis bao gồm, phần phần bầu neo, cáp neo và thông số của nền đất như chỉ ra
ở Bảng 2, 3 và Bảng 4 Mô hình bài toán được chỉ ra ở hình 6 và hình 7 Hố đào có 4 tầng neo, chiều sâu đào lớn nhất 15m Các mô hình đất theo mô hình Morh-Coulomb theo Bảng 4
Bảng 2 Bảng thông số khai báo bầu neo hotdog
[kN/m]
1 Neo hot dog
4,08E+6
2 Neo thường
Bầu neo 3,38E+6
Bảng 3 Bảng thông số khai báo cáp neo đất
cách
Thông
số
[kN] [m]
1 Neo hot dog
1,12E+5 2
2 Neo thường
Cáp neo 9,87E+4 1,7
Bảng 4 Thông số khai báo đầu vào của đất nền vị trí BH05
Loại đất Cát san lấp Bùn sét Sét pha nặng Sét pha Sét Tính chất
Mô hình
Drained Un-drained B Un-drained B Un-drained A Un-drained A
Trang 4Tên lớp 1 2 3a 4 5
Version 2010.1.0.6019
Proj ect des cripti on Proj ect filename
Date User name
x y
A A A
6
7
8
9
22 23 24
25 26
28 29 30
31
32 33
3 4 35 3 6
37 38 39 41 43
4 4 45
-40 00 -30 00 -20 00 -10 00 0 00 10.00 2 0.00 30.00 40.00 50.00
0.00
-10 00
-20 00
-30 00
-40 00
-50 00
Hình 5 Mô hình tính toán neo Hot dog
trong phần mềm Plaxis
Versio n 2010.1.0.6019
C :\Users \Admin\De skto p\Tham tra An Phu
Pro ject d esc ript ion
Pro ject f il ename
Dat e
User name
x y A A -55.00 -50.00 -45 00 -40.00 -35.00 -30.00 - 25.00 -20.00 - 15 00 - 10 00 -5.00 0.00 5.00 10 00 15.00 20.00 25 00 30.00 35.00 40 00 45.00 50.00 55.00 0.00
-5.00 -10.00 -15.00 -20.00 -25.00 -30.00 -35.00 -40.00 -45.00
Hình 6 Mô hình tính toán neo thường
trong phần mềm Plaxis
Bảng 5 Khả năng chịu tải của neo theo địa chất
Lực tối đa Lực làm
việc
Tu=πDsLstu 0,5Tu
(m)
Tên lớp đất
(m)
NSPT
0,15 (neo thường) Sét pha 18 13 100 847,80 423,90
Khả năng chịu tải của neo theo lý thuyết
được tính toán theo tiêu chuẩn hiện hành, từ
bảng 5 nhận thấy sức chịu tải theo đất nền khi
tính toán lý thuyết của neo hot dog lớn hơn so
với neo thường khoảng 1,8 lần
3 KẾT QUẢ 3.1 Sức chịu tải của neo theo thí nghiệm thử tải cho hai loại neo hotdog và neo thường
Nhằm đánh giá khả năng chịu lực của neo hot dog và neo thường Tiến hành thí
Trang 5nghiệm thử tải cho hai loại neo theo như
bảng 6 bên dưới Tiêu chuẩn thí nghiệm thử
tải theo tiêu chuẩn FHWA và tiêu chuẩn
Việt Nam [10], [11]
Kết quả cho thấy neo hot dog có khả năng
chịu tải trọng lớn hơn Lực kéo thí nghiệm lớn
nhất cho neo thường là 53 tấn và neo hot dog
là 65 tấn Như vậy sức chịu tải của neo có thể
lấy 42 tấn cho neo thường và 50 tấn cho neo
hot dog cho cùng địa chất (bằng lực kéo lớn
nhất/1.25), như vậy sức chịu tải khi thi công
neo thử của neo hotdog so với neo thường là
1,2 lần
Bảng 6 Thông số neo thử tải
Loại
neo
Chiều
dài
tổng
cộng
(m)
Đường kính bầu neo (mm)
Chiều dài bầu neo (m)
Lực kéo lớn nhất (tấn)
Neo
hot dog
Neo
thường
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Neo thuong Neo hot dog
Chuyen vi (mm)
Hình 7 Kết quả thí nghiệm neo thử
(đường cong tải trọng-chuyển vị) cho neo
hotdog và neo thường
3.2 Kết quả tính toán bằng phần mềm Plaxis
Hình 8 Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào
cuối cùng neo hot dog
Hình 9 Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào
cuối cùng neo thường
Hình 10 Mô men của tường trong giai đoạn đào cuối cùng đối với neo Hotdog
Trang 6Hình 11 Mô men của tường trong giai đoạn
đào cuối cùng đối với neo thường
3.3 Tổng hợp kết quả
Từ bảng 6 có thể rút ra một số kết luận như sau:
• Đối với neo hotdog (chiều dài lớn nhất 32m) thì chiều dài neo giảm so với neo thường (chiều dài 36-38m)
• Khả năng chịu tải của neo hotdog cũng lớn hơn so với neo thường khoảng 20%, nhưng chiều dài bầu neo của neo hotdog là 12m, trong khi chiều dài bầu neo của neo thường là 16m
• Về chuyển vị của neo thường vào neo hotdog thì kết quả ra khá giống nhau, tuy nhiên
mô men tác dụng vào tường vây của neo thường lớn hơn so với neo hotdog (Hình 10 và 11)
• Chiều dài của neo thường khá lớn, có những vị trí nguy hiểm là 38m, dẫn đến khó kiểm soát độ giãn dài, có thể dẫn tới rủi ro cho công trình
Bảng 6 Kết quả tính toán tường vây Chuyển vị ngang của
tường W800 (cm) Loại neo
Tại đỉnh tường Tại đáy
hố đào
Giới hạn chuyển
vị ngang
(<0,5%)
M max
(kN.m/m)
Neo thường,
khoảng cách các
neo 1,7m
4 KẾT LUẬN
Dựa vào kết quả tính toán, phân tích lý
thuyết, tính toán bằng phần mềm Plaxis và kết
quả thử tải neo tại hiện trường cho phép rút ra
được một số kết luận ban đầu như sau:
- Neo hotdog có thể rút ngắn được chiều
dài neo, tăng khoảng cách giữa các neo so với
neo thường
- Khả năng chịu tải của neo hotdog cũng lớn
hơn so với neo thường khoảng 20%
- Chiều dài của neo thường khá lớn, có thể
dẫn đến độ giãn dài lớn Mô men của tường vây
cũng lớn hơn so với neo hotdog
- Cần nghiên cứu thêm kết quả quan trắc thực tế inclinometer của tường vây và hiệu chỉnh thiết kế cho phù hợp với địa chất khu vực đất yếu
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn công ty Krvina và các công ty, đơn vị đã cung cấp số liệu cho bài báo, đặc biệt số liệu thử tải neo Hotdog
Trang 7TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Hoàng Sơn, và Vũ Quang
Trung, “Bố trí hợp lý neo cho tường chắn có
neo,” pp 2–5
[2] Dương Hồng Thẩm, “Đề nghị một
phương thức dự báo chuyển vị ngang lớn nhất
của tường vây dựa vào các thông số độ cứng
không thứ nguyên của hệ chống vách,” Tạp Chí
Khoa Học Trường Đại Học Mở Tp.Hcm, vol 5,
no 44, pp 74–81, 2015
[3] J Josifovski, S Gjorgjevski, and M
Jovanovski, “Numerical analysis of 20.5 m deep
excavation with anchored diaphragm wall,”
Geotech Asp Undergr Constr Soft Gr., pp
835–841, 2012
[4] H Khabbaz, E X Lin, and B Fatahi,
“A Parametric Study on Shoring Structures with
Multi-Row Anchors in Layered Soil,” no June,
pp 81–88, 2014
[5] S Low and Y Hup, “Design Challenges
and Performance Evaluation of Temporary
Removable Ground Anchor in Old Alluvium –
A Singapore Case History,” pp 1–20, 2012
[6] A M Dam, “Design of Retaining Walls
at Metro Nordhavnen – a Case Story,” pp
1013–1018, 2016
[7] P Ali, L Siavash, and A Bahram, “A Case Study on Excavation Stabilization Using Ground Anchors and High Pressure Injection,”
Grouting and Deep Mixing 2012 pp 1115–
1123, 10-May-2019
[8] N C Lan and T Q Manh, “Comparison
of Analytical and Numerical Analysis Results of Deep Excavation for Nhon Hanoi Urban Railway Project in Hanoi, Vietnam,” in
Proceedings of the 2nd International Symposium on Asia Urban GeoEngineering,
2018, pp 164-173
[9] Châu Trường Linh và Phạm Phú Hải,
“Tính Toán Gia Cường Mái Dốc Nền Đào Bằng
Hệ Neo Mềm Ứng Suất Trước Chống Sụt Trượt
- Đá Rơi Cho Tuyến Đường Hoàng Văn Thái Nối Dài Đi Bà Nà Thành Phố Đà Nẵng ,” vol
11, no 96, pp 103–109, 2015
ENGINEERING CIRCULAR NO 4 Ground Anchors and Anchored Systems,” 1999
[11] Bộ khoa học công Nghệ, “TCVN-8870-2011/: ‘Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu neo đất’.,” 2011
Người phản biện: TS NGUYỄN ANH DŨNG