Phân tích ảnh hưởng chuyển vị tường vây đến công trình lân cận

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan về chuyển vị ngang tường vây ảnh hưởng đến công trình lân cận Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích hố đào sâu và phương pháp đánh giá mức độ thiệ

Trang 1

-

HUỲNH QUỐC THIỆN

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Trương Quang Thành

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Văn Pha

Luận Văn Thạc Sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐHQG TP.HCM ngày 09 tháng 01 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Bùi Trường Sơn

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Trang 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: HUỲNH QUỐC THIỆN MSHV: 1770064

Ngày, tháng, năm sinh: 20/05/1993 Nơi sinh: Bình Thuận

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 02 11

I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY ĐẾN

CÔNG TRÌNH LÂN CẬN

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Chương 1: Tổng quan về chuyển vị ngang tường vây ảnh hưởng đến công trình lân

cận

Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích hố đào sâu và phương pháp đánh giá mức độ

thiệt hại công trình lân cận

Chương 3: Mô hình phân tích ngược chuyển vị ngang tường vây, độ lún, nghiêng

công trình lân cận cho một số dự án cụ thể

Chương 4: Phân tích mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây đến công trình lân

cận

Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 13/08/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/12/2018

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm

TP HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

PGS.TS Nguyễn Minh Tâm TS Lê Trọng Nghĩa

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS Lê Anh Tuấn

Trang 4

Trước tiên, tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Tâm và Thầy TS Lê Trọng Nghĩa người đã giúp tác giả xây dựng ý

tưởng của đề tài, mở ra những hướng đi trên con đường tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học Thầy đã hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả cũng xin cám ơn anh Trần Việt Thái đã có nhiều ý kiến đóng góp quý

báu và giúp đỡ, hổ trợ tác giả rất nhiều trong suốt chặng đường vừa qua

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học

Bách Khoa TP HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tác giả từ khi tác giả học Đại học và trong suốt quá trình Cao học

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Phòng Kỹ Thuật Công Ty Hòa Bình và đặc biệt

là TS Huỳnh Quốc Vũ luôn tạo điều kiện để tác giả nâng cao kiến thức chuyên môn

thông qua việc tham gia tính toán các biện pháp hầm và các chương trình đào tạo trong lĩnh vực Địa Kỹ Thuật

Cuối cùng tác giả xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị em, bạn bè đồng hành cùng tác giả trong suốt thời gian qua

Hi vọng đề tài luận văn của tác giả sẽ là tài liệu tham khảo hữu dụng cho quá trình tính toán, nghiên cứu trong thực tiễn Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện nhưng đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè để tiếp tục hoàn thiện đề tài này

TP HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018

Tác giả luận văn

Huỳnh Quốc Thiện

Trang 5

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Thông thường, giá trị cho phép chuyển vị ngang tường vây được lấy là 0.5% chiều sâu hố đào theo các tiêu chuẩn và tài liệu trên thế giới Đây là giá trị được xem xét cho tất cả các trường hợp kể cả dự án nằm trong đô thị (tiếp giáp nhà dân) hoặc khu ngoại ô (không tiếp giáp nhà dân) và giá trị này được xem không phụ thuộc trình

tự thi công (chiều sâu đào đất) Chính điều này đã gây nên nhiều bất cập và tranh cãi

về việc đưa ra giới hạn an toàn đảm bảo cho công trình lân cận xung quanh hố đào trong thiết kế cũng như là thi công công trình ngầm (tiếp giáp nhà dân) Chính vì vậy, tác giả thực hiện đề tài “PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY ĐẾN CÔNG TRÌNH LẦN CẬN” nhằm xác định giá trị chuyển vị giới hạn tường vây đảm bảo điều kiện sử dụng và an toàn cho kết cấu công trình lân cận

Kết quả nghiên cứu cho thấy chuyển vị ngang tường vây có tương quan rõ rệt với chỉ số đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận DPI và độ lún công trình lân cận

Uy trong phạm vi 2 lần chiều sâu hố đào Dạng tổng quát theo chỉ số DPI

Ux/H=0.008DPI+ fBi(DPI), trong đó f Bi (DPI) là giá trị thay đổi phụ thuộc theo trình tự

thi công Cụ thể f 0 (DPI)=0.112DPI+0.070 khi đào công xôn, f B1 (DPI)=0.071DPI 0.148 khi đào B1, f B2 (DPI)=0.048DPI -0.174 khi đào B2, f B3 (DPI)=0.010DPI+0.002

-khi đào B3, f B4 (DPI)=0.003DPI+0.018 khi đào B4 và f B5 (DPI)=0 khi đào B5 Dạng

tổng quát theo độ lún U x/H= -0.006Uy+ fBi(Uy), trong đó f Bi (U y ) là giá trị thay đổi phụ

thuộc theo trình tự thi công Cụ thể f 0 (U y )= -0.140U y -0.110 khi đào công xôn, f B1 (U y )= -0.038U y -0.011 khi đào B1, f B2 (U y )= -0.018U y -0.019 khi đào B2, f B3 (U y )= -0.008U y - 0.028 khi đào B3, f B4 (U y )= -0.002U y -0.008 khi đào B4 và f B5 (U y )=0 khi đào B5

Với giá trị giới hạn 1 đảm bảo an toàn về mặt kiến trúc, thẳm mỹ chỉ số DPI=20 (tương ứng với biến dạng góc công trình lân cận β=1/500) và giới hạn 2 đảm bảo an toàn về mặt kết cấu chỉ số DPI=33 (tương ứng với biến dạng góc công trình lân cận β=1/300) và độ lún cho phép Uy=-50mm (đảm bảo điều kiện sử dụng) theo các tiêu chuẩn và tài liệu hướng dẫn khác nhau thì giá trị chuyển vị ngang cho phép tường vây

H/40 (H/25) cho giai đoạn đào công xôn , H/70 (H/45) cho giai đoạn đào B1, H/100 (H/85) cho giai đoạn đào B2, H/275 (H/170) cho giai đoạn đào B3, H/425 (H/265)

cho giai đoạn đào B4, H/600 (H/375) cho giai đoạn đào B5 tương ứng giới hạn 1 (giới

hạn 2)

Giá trị này có ý nghĩa nhất định trong việc thiết kế và thi công hố đào sâu trong khu vực xây chen nhằm đảm bảo an toàn cho công trình lân cận tránh thiệt hại về người và tài sản Đặc biệt có ý nghĩa trong việc theo dõi đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận trong suốt quá trình thi công và là cơ sở quan trọng để lựa chọn giá trị chuyển vị cho phép tường chắn trong bài toán thiết kế cũng như tính toán biện pháp thi công nhằm đảm bảo an toàn cho nhà dân

Trang 6

horizontal displacement of diaphragm wall would be generally estimated as 0.5% of depth excavation This estimation was considered for all construction cases, including urban (adjacent to other buildings and households) or green field and independent on the construction sequences (independent on excavation depth) This has resulted several debates and inadequacies for choosing it’s safety limits for adjacent houses in design as well as basement construction The author carried out the topic “ANALYSIS

OF DIAPHRAGM-WALL’S DISPLACEMENT INFLUENCE ON ADJACENT BUILDINGS” this study will aim to estimate diaphragm wall’s allowable displacement based on ensuring tolerable damage and safety for structure damage The results showed the horizontal displacement of diaphragm wall manifested a close correlation with DPI (damage potential index) and adjacent buildings settlement

Uy according to the generalised formular U x/H=0.008DPI+ fBi(DPI), where f Bi (DPI)

formular according to the construction sequences This formula is f 0 (DPI)

=0.112DPI+0.070 in case of cantilever excavation stage, f B1 (DPI)=0.071DPI 0.148 in

case of B1 excavation stage, f B2 (DPI)=0.048DPI -0.174 in case of B2 excavation

stage, f B3 (DPI)=0.010DPI+0.002 in case of B3 excavation stage, f B4 (DPI)

=0.003DPI+0.018 in case of B4 excavation stage and f B5 (DPI)=0 in case of B5

excavation stage The adjacent buildings settlement Uy also have the same generalised

formular U x/H=-0.006Uy+fBi(Uy),where f Bi (Uy) formular according to the construction

sequences f 0 (Uy)= -0.140Uy -0.110 in case of cantilever excavation stage, f B1 (Uy)= 0.038Uy -0.011 in case of B1 excavation stage, f B2 (Uy)= -0.018Uy -0.019 in case of

-B2 excavation stage, f B3 (Uy)= -0.008Uy -0.028 in case of B3 excavation stage,

f B4 (Uy)=-0.002Uy-0.008 in case of B4 excavation stage and f B5 (DPI)=0 in case of B5

The first limit prevent the occurrence of a serviceability limit state in the

architecture is DPI=20 (angular distortion β=1/500) and the second limit for limit state

in the structure is DPI=33 (β=1/300) accompanied adjacent buildings limited

settlement Uy=-50mm according to building standards and references the allowable displacement for diaphragm wall with respect to each construction sequences Which

is H/40 (H/25) in case of cantilever excavation stage, H/70 (H/45) in case of B1 excavation stage, H/100 (H/85) in case of B2 excavation stage, H/275 (H/170) in case

of B3 excavation stage, H/425 (H/265) in case of B4 excavation stage and H/600 (H/375) in case of B5, the first limit (the second limit) respectively

The allowable horizontal displacement of diaphragm wall plays a particular role

in maximizing the efficiency of the construction method in underground construction for areas having adjacent buildings, where only minimum allowable factor of safety is taken into consideration In addition, it is also vital role for the construction’s provision and assessment of the excavation’s effect on adjacent buildings during the construction’s duration based on monitoring data

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và phê duyệt của PGS.TS Nguyễn Minh Tâm và TS Lê Trọng Nghĩa

Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài mình thực hiện

TP HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018 Tác giả luận văn

Huỳnh Quốc Thiện

Trang 8

MỞ ĐẦU 1

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 3

1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY 3

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY ĐẾN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 7

1.3 NHẬN XÉT 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH HỐ ĐÀO SÂU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ THIỆT HẠI CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 24

2.1 TÁC ĐỘNG CỦA SỰ THÂY ĐỔI ỨNG SUẤT ĐẤT NỀN KHI ĐÀO ĐẤT 24

2.2. PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN – PHẦN MỀM PLAXIS 25

2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 28

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH NGƯỢC CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY, ĐỘ LÚN, NGHIÊNG CÔNG TRÌNH LÂN CẬN CHO MỘT SỐ DỰ ÁN 36

3.1 DỰ ÁN MADISON 36

3.2. DỰ ÁN LANCASTER LINCOLN 67

3.3 DỰ ÁN GOLDEN STAR 70

3.4. DỰ ÁN LAKESIDE TOWER 74

3.5 DỰ ÁN RIVERGATE RESIDENCE 77

3.6. DỰ ÁN E.TOWN CENTRAL 81

3.7.DỰ ÁN TRESOR 85

Trang 9

3.8.NHẬN XÉT 88

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH MỨC ĐỘ ẢNH HƯỞNG CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY ĐẾN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 90

4.1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ VÀ CHỌN LỰA THÔNG SỐ GIỚI HẠN CHO MỨC ĐỘ ẢNH HƯỞNG CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 90

4.2 TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ MỨC ẢNH HƯỞNG CÔNG TRÌNH LÂN CẬN CỦA CÁC DỰ ÁN 92

4.3.THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY VỚI CHỈ SỐ DPI VÀ ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 111

4.4. ỨNG DỤNG TRONG MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THỰC TẾ 116

4.5 NHẬN XÉT 123

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 10

Hình 1.1: Mối quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất tường vây và chiều sâu hố đào

(Ou et al 1993) 3

Hình 1.2: max thay đổi theo độ sâu được so sánh với Moormann’s (2004) với khoảng dao động  max = 0.5-1% H (giá trị trung bình là 0.87%) 6

Hình 1.3: max/H thay đổi theo độ sâu được so sánh với kết quả của Long (2001) trong trường hợp tường được chống đỡ/ phương pháp Topdown 6

Hình 1.4: Cơ chế phát sinh ảnh hưởng chuyển tường chắn đến công trình lân cận 7

Hình 1.5: Phân chia vùng ảnh hưởng công trình lân cận từ hố đào 9

Hình 1.6: Mặt cắt và mặt bằng mô hình thí nghiệm tỉ lệ 1/10 10

Hình 1.7: Mô hình thực tế tại phòng thí nghiệm 11

Hình 1.8: Điều kiện tường gạch nứt và khung đàn hồi 11

Hình 1.9: Điều kiện đàn hồi nứt và khung đàn hồi 12

Hình 1.10: Thống kê các trường hợp nghiên cứu hố đào sâu 13

Hình 1.11: Mô phỏng trường hợp điển hình 13

Hình 1.12: Sự biến động độ lún tối đa công trình lân cận với khoảng cách D/He 14

Hình 1.13: Biểu đồ đánh giá phá hủy công trình Boscardin và Cording (1989) 14

Hình 1.14: Mặt cắt công trình 15

Hình 1.15: Quan trắc lún công trình lân cận 15

Hình 1.16: Các vết nứt công trình lân cận 15

Hình 1.17: Mô phỏng bằng Plaxis 2D 16

Hình 1.18: Kết quả quan trắc lún theo thời gian 16

Hình 1.19: Kết quả lún từng giai đoạn theo mô hình Plaxis 2D 17

Hình 1.20: Nội lực công trình lân cận từ mô phỏng 17

Hình 1.22: Mặt bằng dầm cột nhà và mô hình 3D 18

Hình 1.23: Nội lực trong kết cấu 19

Hình 1.24: Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng đến công trình lân cận 19

Hình 1.25: Chuyển vị mặt đất ảnh hưởng công trình lân cận 20

Hình 1.26: Thông số độ lệch để đánh giá mức phá hoại 20

Trang 11

Hình 1.27: Biểu đồ đánh giá sự phá hoại dựa trên Boscardin and Cording 1989 và

Burland 1995 20

Hình 1.28: Mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn 21

Hình 1.29: Mặt bằng bố trí quan trắc và kết quả chuyển vị ngang phương pháp PTHH và kết quả hiện trường 22

Hình 1.30: kết quả quan trắc thực tế và đánh giá bằng biểu đồ 22

Hình 2.1: Đường ứng suất của các phần tử đất gần hố đào 24

Hình 2.2: Hình dạng mặt dẻo mô hình Hardening Soil không gian ứng suất chính 25

Hình 2.3: Mô phỏng cách xác định (a) E 50 ref và m, (b) và (c) E oed ref 27

Hình 2.4: Biến dạng ngang và biến dạng góc 28

Hình 2.5: Biểu đồ phân đánh giá mức độ phá hoại công trình lân cận 29

Hình 2.6: Biến dạng góc giới hạn theo Bjerrum, 1963 32

Hình 2.7: So sánh mức độ thiệt hại theo biểu đồ Burland và chỉ số DPI 35

Hình 3.1: Hình phối cảnh 3D kiến trúc dự án căn hộ cao cấp Madison 36

Hình 3.2: Vị trí dự án 37

Hình 3.3: Mặt bằng cao độ đào đất dự án 37

Hình 3.5: Mặt cắt thi công 38

Hình 3.6: Mặt bằng lỗ mở thi công sàn B2 38

Hình 3.7: Mặt bằng hệ giằng chống thép hình H400 cao độ -10.6m 39

Hình 3.8: Mặt bằng hệ giằng chống thép hình H400 cao độ -16.0m 39

Hình 3.9: Mặt bằng hố khoan 40

Hình 3.10: Mặt cắt địa chất các hố khoan 40

Hình 3.11: Sự thay đổi giá trị SPT theo độ sâu 41

Hình 3.12: Kết quả thí nghiệm cắt cánh lớp bùn sét yếu trạng thái chảy 42

Hình 3.13: Giá trị E50 và giá trị Pref cho tầng cát dày 43

Hình 3.14: Mặt bằng bố trí tường vây DW800 xung quanh công trình 45

Hình 3.15: Áp lực đất đơn vị sàn trệt trong mô hình Etabs (F=-100kN/m) 46

Hình 3.16: Chuyển vị ngang sàn trệt Y 46

Hình 3.17: Áp lực đất đơn vị tác dụng lên sàn B1 mô hình Etabs (F=-100kN/m) 47

Hình 3.18: Chuyển vị ngang sàn B1 phương Y 47

Trang 12

Hình 3.21: Mặt bằng định vị công trình lân cận 49

Hình 3.22: Mặt bằng công trình lân cận (số 4) 49

Hình 3.23: Mặt bằng công trình lân cận số 3 50

Hình 3.24: Hình học hố đào 53

Hình 3.25: Mô hình thi công tầng hầm trong Plaxis 2D 54

Hình 3.26: Mô hình thi công tầng hầm trong Plaxis 3D 54

Hình 3.27: Mô hình 2D công trình lân cận 55

Hình 3.28: Mô hình 3D công trình lân cận 55

Hình 3.29: Kết quả tính toán 2D 56

Hình 3.30: Kết quả tính toán 3D 56

Hình 3.31: Biến dạng công trình lân cận và nền giai đoạn đào -15.5mGL 57

Hình 3.32: Chuyển vị tường vây mô hình 2D và 3D giai đoạn đào -15.5mGL 58

Hình 3.33: Chuyển vị tường vây mô hình 2D và 3D các giai đoạn 58

Hình 3.34: Độ lún công trình lân cận giai đoạn đào công xôn -3.5mGL mô hình 2D59 Hình 3.35: Độ lún công trình lân cận đào -11.80mGL mô hình 2D 59

Hình 3.36: Độ lún chân cột công trình lân cận trong mô hình 3D 59

Hình 3.37: Độ nghiêng của công trình lân cận trong mô hình 3D 60

Hình 3.38: Độ nghiêng của công trình lân cận trong mô hình 2D 61

Hình 3.39: Mặt bằng bố trí ống quan trắc chuyển vị ngang tường vây 62

Hình 3.40: Mặt bằng bố trí ống quan trắc lún, nghiêng công trình lân cận 62

Hình 3.41: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây I02 và I03 63

Hình 3.42: Kết quả quan trắc lún công trình lân cận (vị trí lớn nhất nhà số 04) 63

Hình 3.43: Kết quả quan trắc nghiêng công trình lân cận (vị trí lớn nhất nhà số 04) 63 Hình 3.44: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây lớn nhất theo giai đoạn 64

Hình 3.45: Biểu đồ lún công trình lân cận 66

Hình 3.46: Biểu đồ nghiêng công trình lân cận 66

Hình 3.47: Hình phối cảnh dự án Lancaster Lincoln 67

Hình 3.48: Mặt cắt hình học công trình (MC 2-2) 67

Hình 3.49: Cao độ đáy hố đào 68

Trang 13

Hình 3.50: Kết cấu nhà lân cận điển hình 68

Hình 3.51: Hình ảnh công trình lân cận xung quanh dự án 69

Hình 3.52: Mô phỏng nhà lân cận nhà 2 tầng mái tôn 69

Hình 3.53: Kết quả phân tích ngược chuyển vị tường vây từng giai đoạn thi công 70

Hình 3.54: Kết quả phân tích ngược độ lún công trình lân cận giai đoạn thi công 70

Hình 3.55: Hình phối cảnh dự án Golden Star 71

Hình 3.57: Mặt cắt thi công (MC 2-2) 72

Hình 3.58: Công trình lân cận 72

Hình 3.59 : Hình ảnh công trình lân cận 73

Hình 3.60: Mô hình Plaxis biện pháp thi công và công trình lân cận 73

Hình 3.61: Kết quả phân tích ngược chuyển vị tường vây giai đoạn thi công 73

Hình 3.63: Hình phối cảnh dự án Lakeside Tower 74

Hình 3.65: Mặt cắt thi công (MC 2-2) 75

Hình 3.66: Hình ảnh công trình lân cận xung quanh dự án 76

Hình 3.70: Ảnh phối cảnh 3D kiến trúc của dự án Rivergate Residence 78

Hình 3.71: Mặt cắt hình học phần ngầm công trình 78

Hình 3.72: Mặt bằng cao độ đáy hố đào 79

Hình 3.73: Mặt bằng công trình lân cận xung quanh hố đào 79

Hình 3.76: Kết quả phân tích ngược chuyển vị tường vây g giai đoạn thi công 81

Hình 3.78: Ảnh phối cảnh 3D kiến trúc của dự án Rivergate Residence 82

Trang 14

Hình 3.84: Ảnh phối cảnh 3D kiến trúc của dự án Tresor 85

Hình 3.88: Kết quả phân tích ngược chuyển vị ngang tường vây và độ lún công trình lân cận 87

Hình 3.89: Tổng hợp dữ liệu chuyển vị tỷ đối dự án sử dụng tường vây luân văn 88

Hình 3.90: Tổng hợp dữ liệu chuyển vị tỷ đối các loại tường chắn theo độ sâu đào cho các dự án trong luận văn và dữ liệu từ các nguồn khác 89

Hình 4.1: Sơ đồ xác định biến dạng góc và biến dạng ngang công trình lân cận 91

Hình 4.2: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu 92

Hình 4.3: Độ nghiêng công trình lân cận theo từng giai đoạn thi công 92

Hình 4.4: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Madison 94

Hình 4.5: Một số hình ảnh vết nứt khảo sát tại hiện trường 95

Hình 4.6: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Lancaster Lincoln 95

Hình 4.7: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại dự án Lancaster Lincoln 97

Hình 4.8: Vết nứt củ mở rộng và xuất hiện 1 số vết nứt mới công trình lân cận 98

Hình 4.9: Một số nhà dân phải di dời để đảm bảo an toàn 98

Hình 4.10: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Golden Star 99

Hình 4.11: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận Golden Star 100

Hình 4.12: Đo đạt mở rộng vết nứt tại công trình lân cận 101

Hình 4.13: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Lakeside Tower 101

Hình 4.14: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận Lakeside Tower 102

Hình 4.15: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Rivergate Residence 103

Hình 4.16: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình Rivergate Residence 105

Hình 4.17: Xử lý lún nhà bằng cọc thép 105

Hình 4.18: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Etown Central 106

Hình 4.19: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận Etown Central 108

Trang 15

Hình 4.20: Biểu đồ chuyển vị đất nền và kết cấu dự án Tresor 109

Hình 4.21: Biểu đồ đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận Etown Central 110

Hình 4.22: Tương quan chuyển vị ngang tương đối tường vây và chỉ số DPI 111

Hình 4.23: Tương quan chuyển vị ngang tường vây và độ lún công trình lân cận 111

Hình 4.24: Tổng quát tương quan chuyển vị tường vây và chỉ số DPI 112

Hình 4.25: Tổng quát tương quan chuyển vị tường vây độ lún công trình lân cận 112

Hình 4.26: Kích thước hình học, mặt cắt và mặt bằng bố trí quan trắc của dự án 116

Hình 4.27: Giá trị chuyển vị tường vây theo từng giai đoạn thi công TV6 và TV12 117 Hình 4.28: Hình ảnh ghi nhận mức độ ảnh hưởng nhà dân tại dự án 118

Hình 4.29: Vết nứt lớn kết cấu sàn B1 tại dự án 119

Hình 4.30: Mặt cắt thi công giai đoạn đào -4.5mGL chuyển vị cừ lớn 119

Hình 4.31: Kích thước hình học, mặt cắt và mặt bằng bố trí quan trắc của dự án 120

Hình 4.32: Quan trắc chuyển vị ngang của cừ 120

Hình 4.33: Biểu đồ so sánh độ lún quan trắc và kết quả nghiên cứu của tác giả 121

Hình 4.34: Công trình lân cận 121

Hình 4.35: Hình ảnh ghi nhận mức độ ảnh hưởng nhà dân tại dự án 122

Trang 16

Bảng 1.1: Giới hạn chuyển vị cho phép của tường chắn 5

Bảng 1.2: Bảng đánh mức độ thiệt hại công trình lân cận theo chỉ số DPI 8

Bảng 1.3: So sánh việc áp dụng chỉ số DPI với đo đạt thực tế của Boone (2001) 9

Bảng 1.4: Đánh giá khả năng ứng dụng chỉ số DPI theo đo đạt của Son và Cording 10 Bảng 1.5: Bảng đánh giá mức độ phá hủy công trình lân cận theo Burland 21

Bảng 2.1: Thông số mô hình Hardening Soil 26

Bảng 2.2: Bảng đánh phân loại mức độ thiệt hại Rankin (1974) và Burland (1977) 30

Bảng 2.3: Phân loại mức độ thiệt hại công trình theo Rankin (1974) 31

Bảng 2.4: Giá trị biến dạng góc giới hạn 32

Bảng 2.5: Giá trị độ lún cho phép của công trình lân cận 33

Bảng 2.6: Bảng đánh mức độ thiệt hại công trình lân cận theo DPI 34

Bảng 2.7: Bảng so sánh mức độ thiệt hại theo chỉ số DPI 35

Bảng 3.1: Sức chống cắt không thoát nước S u được tính từ thí nghiệm cắt trực tiếp 42

Bảng 3.2: Thông số đất cho mô hình Hardening Soil 44

Bảng 3.3: Thông số tường vây trong mô hình Plaxis 45

Bảng 3.4: Độ cứng anchor mô phỏng sàn hầm (L1 đến B2) trong Plaxis mặt cắt 2-2 48 Bảng 3.5: Thông số của thanh chống H400 tính toán bằng phần mềm Plaxis 2D 48

Bảng 3.6: Tải trọng công trình trên mỗi sàn 51

Bảng 3.7: Thông số mô hình công trình lân cận bằng Plaxis 2D 51

Bảng 3.8: Kết quả phân tích ngược bằng mô hình 2D và 3D 65

Bảng 4.1: Giá trị giới hạn mức độ ảnh hưởng công trình lân cận 91

Bảng 4.2: Giá trị giới hạn lún ảnh hưởng mức độ ảnh hưởng công trình lân cận 92

Bảng 4.3: Xác định chỉ số DPI và độ lún lớn nhất của công trình lân cận 93

Bảng 4.4: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Madison 94

Bảng 4.6: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Lancaster Lincoln 97

Bảng 4.8: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Golden Star 100

Trang 17

Bảng 4.10: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Lakeside Tower 103

Bảng 4.12: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình dự án Rivergate Residence 105

Bảng 4.14: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Etown Central 108

Bảng 4.16: Đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dự án Etown Central 110

Bảng 4.17: Giá trị giới hạn chuyển vị ngang tường vây ảnh hưởng về mặt thẩm mỹ 114 Bảng 4.18: Giá trị giới hạn chuyển vị ngang tường vây o không ảnh hưởng kết cấu 114 Bảng 4.19: Giá trị giới hạn chuyển vị ngang tường vây theo độ lún o giới hạn 2 115

Bảng 4.20: Giá trị chuyển vị giới hạn tường vây ảnh hưởng đến công trình lân cận 116 Bảng 4.21: Đánh giá mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây theo giới hạn 1 và 2 117 Bảng 4.22: Đánh giá mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây theo chỉ số DPI 118

Bảng 4.23: Đánh giá mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây theo giới hạn 1 và 2 120 Bảng 4.24: Đánh giá mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây theo chỉ số DPI 121

Trang 19

MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay tốc độ đô thị hóa ngày càng cao, việc thi công tầng hầm trong các khu vực xây chen là không tránh khỏi Việc thiết kế và thi công tầng hầm phải đảm bảo an toàn cho kết cấu bên trong tầng hầm cũng như tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận xung quanh tầng hầm

Chuyển vị tường chắn là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến công trình lân cận Tức biến dạng đất nền và công trình xung quanh do thi công hầm phải nằm trong giới hạn cho phép Yếu tố này luôn luôn được xem xét đặc biệt khi quyết định biện pháp thi công tầng hầm cho một dự án vì nó tiềm ẩn nguy cơ rủi ro lớn cho nhà thầu Trong đó giá trị chuyển vị ngang tường vây là một nhân tố quan trọng và gần như có thể đánh giá được tác động của việc thi công hố đào đến công trình lân cận

Thông thường trong tính toán thiết kế tường vây không thể xác định được độ lún

và nghiêng của công trình lân cận mà chỉ dựa trên chuyển vị ngang của tường vây để đánh giá mức độ ảnh hưởng thông qua việc thống kê và ghi nhận tại hiện trường Giá trị chuyển vị ngang cho phép của tường vây thường được lựa chọn là H/200 để không ảnh hưởng đến công trình lân cận Tuy nhiên đây chỉ là một giá trị tham khảo cho tất

cả các loại tường chắn và tất cả các giai đoạn thi công đào đất Chưa có một đánh giá, nghiên cứu rõ ràng về giới hạn này và mức độ ảnh hưởng như thế nào đến công trình lân cận

Yêu cầu đặt ra là phải xem xét mức độ ảnh hưởng của chuyển vị ngang tường vây đến công trình lân cận Giá trị chuyển vị bao nhiêu để đảm bảo an toàn cho công trình lân cận theo từng giai đoạn thi công cụ thể Cần đưa ra một mối quan hệ giữa biến dạng góc (nguyên nhân chính gây phá hủy kết cấu công trình) công trình lân cận với chuyển vị ngang của tường vậy thông qua các giai đoạn thi công đào đất Ngoài ra tương quan chuyển vị ngang tường vây với độ lún công trình lân cận cũng nên được xem xét để hạn chế ảnh hưởng tới độ lún công trình lân cận

Việc nghiên cứu mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây đến công trình lân cận

sẽ cung cấp thêm cho người kỹ sư cơ sở lý thuyết trong việc thiết kế tường chắn nhằm đảm bảo an toàn cho công trình lân cận và đảm bảo tính kinh tế cho chủ đầu tư

Dựa vào chuyển vị ngang tường vây có thể đánh giá mức độ nguy hiểm đến kết cấu công trình lân cận trong quá trình thi công tầng hầm, nhằm đưa ra những biện pháp xử lý đảm bảo an toàn cho công trình và người dân xung quanh Điều này rất cần thiết đối với nhà thầu thi công cũng như các đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư

Trang 20

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Đánh giá giá trị chuyển vị ngang tường vây theo từng giai đoạn thi công đào đất

từ dữ liệu thu thập trong và ngoài nước

Giá trị giới hạn độ lún và biến dạng góc công trình lân cận theo các mức độ ảnh hưởng tới trạng thái sử dụng và kết cấu công trình lân cận

Thiết lập phương thức dự đoán độ lún và mức độ thiệt hại công trình lân cận thông qua chuyển vị ngang tường vây

Đưa ra các giá trị giới hạn chuyển vị ngang cho phép của tường vây đảm bảo an toàn kết cấu công trình lân cận và đảm bảo điều kiện sử dụng

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Là tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu về hố đào sâu

Là tài liệu tham khảo để để đánh giá mức độ thiệt hại do thi công tầng hầm đến công trình lân cận thông qua chuyển vị ngang của tường vây

Là tài liệu tham khảo cho việc tính toán và mô hình hố đào sâu bằng phần mềm Plaxis trong thiết kế cũng như các giá trị tham khảo để đánh giá các tính toán thiết kế

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập các tài liệu nghiên cứu trước đây liên quan đến ảnh hưởng chuyển vị ngang tường vây đến công trình lân cận Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang tường vây hố đào sâu

Thu thập các dữ liệu thực tế về công trình ngầm, bao gồm biện pháp thi công, dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang tường chắn, độ lún và nghiêng công trình lân cận, mức

độ tác động lên công trình lân cận trong quá trình thi công tầm hầm

Tiến hành bài toán phân tích ngược mô phỏng công trình lân cận theo đúng hiện trạng thực tế bằng Plaxis 2D và Plaxis 3D Đưa chuyển vị tường chắn, độ lún công trình lân cận theo mô phỏng về đúng với giá trị quan trắc Từ kết quả này thiết lập tương quan chuyển vị ngang tường vây với độ lún và chỉ số đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận Từ giới hạn về biến dạng gốc và độ lún công trình lận cận theo các tiêu chuẩn và nghiên cứu hiện hành sẽ suy ra được giá trị chuyển vị ngang giới hạn tường vây theo từng giai đoạn thi công

PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu công trình lân cận 1-3 tầng sử dụng móng nông trong phạm vi 2 lần chiều sâu hố đào

Trang 21

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG

VÂY ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN

1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY

1.1.1 Deep excavation theory and practice (Chang - Yu Ou)

Mối liên hệ giữa chiều sâu hố đào với chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu đã được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hố đào sâu trong khu vực Đài Bắc Theo kết quả của nghiên cứu này thì chuyển vị ngang lớn nhất trong các tường vây hố đào sâu khoảng từ 0.2-0.5% chiều sâu hố đào hm = (0.2 0.5%) − H e như hình 1.1

Hình 1.1: Mối quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất tường vây và chiều sâu hố

đào (Ou et al 1993)

1.1.2 Code of practice for earth retaining structures (BS 8002:1994)

Thiết kế tường chắn đất theo tiêu chuẩn Anh Quốc, BS 8002 (1994) được dựa trên nguyên lý trạng thái tới hạn và phần lớn những phân tích sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn BS 8002 đã thừa nhận rằng biến dạng của đất với 100% khả năng huy động sức kháng cắt của đất nền xung quanh sẽ rất lớn so với biến dạng cho phép trong giai đoạn làm việc Do đó, giá trị huy động M được đề xuất cho sức kháng cắt của đất để thiết kế cho giai đoạn sử dụng Với giá trị huy động này thì sự phát sinh biến dạng trong đất sẽ được hạn chế đủ thấp để đảm bảo biến dạng trong đất nền và kết cấu được ngăn chặn

Đặc biệt, BS 8002 kiến nghị hệ số huy động 1.5 cho thiết kế sử dụng các thông

số ứng suất tổng và 1.2 khi sử dụng các thông số hữu hiệu nếu chuyển vị tường vây được giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chắn cho đất dẻo mềm hoặc chặt vừa Hệ số huy động nên lớn hơn 1.5 cho sét với biến dạng lớn hơn nếu chuyển vị tường được giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chắn (xem điều 3.2.4 và 3.2.5 trong mục 3_Nguyên lý, phương pháp thiết kế và áp lực đất)

Trang 22

Đối với sức chống cắt không thoát nước (giá trị huy động M=1.5):

1.1.3 Limiting values of retaining wall displacements and impact to the adjacent

structures (Paul Fok et al.)

Trong bài báo này, Fok và các cộng sự đã chỉ ra 3 điểm quan trọng cần được lưu ý đối với hệ số huy động được quy định trong BS 8002 Thứ nhất, những kiến nghị trên không chỉ định rằng chuyển vị tường chắn phải giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chắn Những kiến nghị trong BS 8002 về hệ số huy động cho đất dẻo mềm và chặt vừa đang đưa ra 1 ví dụ về phương pháp thiết kế sức kháng cắt huy động (MSD) Theo Bolton (1993), hệ số huy động trong BS 8002 sẽ giới hạn sức kháng cắt thiết kế của đất được huy động ứng với 1% biến dạng cắt Để mô tả cho mối quan hệ giữa biến dạng của đất và chuyển vị tường chắn, Bolton (1993, 1996) đã thể hiện từ những dạng hình học do tường chắn bị xoay 1/200 tương ứng với 0.5% chiều cao tường chắn và gây ra biến dạng cắt trong đất lên tới 1% Do đó, quy định “chuyển vị tường chắn giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chắn” là 1 kết quả đơn giản của việc giới hạn 1% biến dạng cắt của đất nền đối với đất dẻo mềm hoặc chặt vừa Thứ hai, cần phải làm rõ là chiều cao tường chắn tham khảo theo BS 8002 là chiều cao tổng cộng của tường chắn, tức là bao gồm cả phần tường chắn đỡ và phần chân kèo sâu vào trong đất để ổn định chân Đã có nhiều nhầm lẫn khi sử dụng phần tường chắn đỡ phía trên (tương ứng chiều sâu đào đất) để chuẩn hóa chuyển vị ngang tường chắn và chuyển vị đất nền được báo cáo trong hầu hết tổng quan về hố đào sâu Cần phải phân biệt rõ vấn đề này khi tham chiếu dữ liệu chuyển vị đã chuẩn hóa từ BS 8002 Thứ ba, ý tưởng tường vây

bị xoay như là một cơ chế phá hoại chủ yếu đối với tường công xôn hoặc tường vây được chống đỡ bởi 1 hệ chống Hệ số huy động được đề cập trong BS 8002 là 1 phương pháp đơn giản thích hợp với cơ chế phá hoại dưới dạng xoay của tường chắn công xôn hoặc tường chắn có 1 hệ chống Cho loại tường chắn có nhiều hệ chống tương đối điển hình cho hố đào sâu vào thời điểm hiện tại thì cơ chế biến dạng trở nên phức tạp và phải xem xét hình dạng chuyển vị gia tăng tương ứng trong từng giai đoạn đào đất Bolton cũng những người khác (2008) đã đề xuất phương pháp sức kháng cắt huy động và đưa ra hàm lượng giác về sự phát triển biến dạng trong trường hơp tường chắn có nhiều hệ chống

1.1.4 Advisory note on earth retaining or stabilising structures (ERSS)

Trang 23

Cơ quan quản lý về xây dựng (Building and Construction Authority_BCA), 1 tổ chức do chính phủ Singapore thành lập, đã phát hành các quy định trong thiết kế hố đào sâu về tường chắn đất và ổn định kết cấu vào 04/2009 dựa trên sự đánh giá và xem xét toàn diện các quy định xây dựng trong 3 năm áp dụng và thực thi trước đó Đặc biệt ưu tiên là các quy định các ảnh hưởng đáng kể đến chi phí cũng như tiến độ thi công mà nhận được nhiều phản hồi từ phía nhà thầu, trong đó phải kể đến giá trị chuyển vị giới hạn cho phép của tường vây (tham khảo điều 9 và điều 10 trong mục B_Thiết kế)

Bảng 1.1: Giới hạn chuyển vị cho phép của tường chắn

Giới hạn chuyển vị ngang/

Khu vực 2 (1  x/H  2)

Khu vực 3 (x/H > 2) Nền

loại A

Nền loại B

Chuyển vị lớn nhất

cho phép tường chắn(w/H)

Một trong những vấn đề chủ chốt của thiết kế và thi công của tường chắn đất và

ổn định kết cấu (ERSS) với mục đích đảm bảo sức kháng cắt của đất không được huy

động vượt quá biến dạng của đất nền Bảng 1.1 thể hiện giá trị giới hạn cho phép của

các khu vực khác nhau Cụ thể: Zone 1 có công trình lân cận nằm trong phạm vi 1 lần

độ sâu đào đất (1H) thì giới hạn cho phép không vượt quá 0.5%H Trong khi Zone 2

có công trình lân cận nằm trong phạm vi 1 lần độ sâu đào đất (1H) đến 2 lần độ sâu đào đất (2H) thì chuyển vị giới hạn cho phép là 0.7%H Còn với Zone 3 có công trình lân cận nằm ngoài phạm vi 2 lần độ sâu đào đất thì chuyển vị giới hạn ngang không được vượt quá 0.7%H với đất bụi, đất sét dẻo cứng quá cố kết (Đất nền loại A) và không vượt quá 1%H với đất sét dẻo chảy, bụi và đất hữu cơ (Đất nền loại B) Và trong bất kỳ trường hợp nào, chuyển vị giới hạn cho phép của tường vây cũng nên được xác định bằng cách hạn chế các ảnh hưởng hay phá hoại đến kết cấn công trình lân cận do sự phát sinh biến dạng đất nền

1.1.5 Pactice and experience in deep excavations in soft soil of ho chi minh city,

viet nam (Nguyen Kiet Hung and Phienwej)

Trong bài báo này, tác giả đã đánh giá cho 18 trường hợp hố đào sâu với chiều dày đất yếu khoảng 4-16m tại thành phố Hồ Chí Minh (TP HCM) Hầu hết các trường hợp hố đào sử dụng tường vây (tường barret) được chống đỡ bởi hệ giằng thép hình với chuyển vị ngang lớn nhất dao động 0.15%-1% chiều sâu hố đào Trong khi đó, với

Trang 24

hố đào sử dụng cừ Larsen hoặc tường cọc nhồi thì chuyển vị ngang có xu hướng lớn hơn trong khoảng 1%-2.4% chiều sâu hố đào

Tác giả tiến hành phân tích dựa trên dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang tường vây được đo dễ dàng bằng ống Inclinometer trong suốt giai đoạn thi công Trong khi

đó, lún nền xung quanh khu vực đào hố pít khó được thực hiện do có công trình lân cận Hai hình bên dưới thể hiện mối quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất max và chiều sâu hố đào H cho 17 trường hợp hố đào tại TP HCM Theo đó, kết quả tương ứng rời rạc, không có sự gia tăng max theo H , tức là max không chỉ phụ thuộc vào H

mà còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác như là loại đất, loại tường chắn, độ cứng hệ

chống đỡ và phương pháp đào đất Kết quả được thể hiện như hình 1.2 và hình 1.3

Hình 1.2: max thay đổi theo độ sâu được so sánh với Moormann’s (2004) với khoảng

dao động  max = 0.5-1% H (giá trị trung bình là 0.87%)

Hình 1.3: max/H thay đổi theo độ sâu được so sánh với kết quả của Long

(2001) trong trường hợp tường được chống đỡ/ phương pháp Topdown

Theo kết quả nghiên cứu tác giả, giá trị max/H dao động 1% đến 2.4% đối với

cừ Larsen hoặc tường cọc nhồi, trong khi đó giá trị này dao động 0.15% đến 0.6% đối

Trang 25

với tường vây được chống đỡ bằng hệ chống có độ cứng lớn và trong trường hợp hố đào với tường vây được chống đỡ bằng hệ chống có độ cứng thấp, hệ số đẩy trồi thấp giá trị max/H dao động 0.88% đến 1% Kết quả này tương đối phù hợp với những nghiên cứu trước đó: Theo Manna (1981) giá trị max/H có thể đạt 2% cho cừ Larsen trong đất yếu, còn với tường vây trong đất yếu giá trị này là 0.5% Theo Long (2001)

đã khảo sát 295 trường hợp trong đất yếu, trong các trường hợp tường được chống đỡ hoặc thi công theo phương pháp Topdown, giá trị chuyển vị ngang chuẩn hóa hầu hết dao động từ 0.1 đến 1% hố đào; ngoài ra có trường hợp đạt tới 3.2% khi hệ số đẩy trồi

FSheave nhỏ Moormann (2004) đã thực hiện nghiên cứu kinh nghiệm trên 530 dự án với đất dẻo chảy (Su<75 kPa) và đã nhận thấy giá trị max dao động 0.5% đến 1%H với giá trị trung bình là 0.87%H Giá trị max/H nhỏ hơn 0.9 cho tường vây khi sử dụng hệ chống đỡ với chiều sâu hố đào H<22m, với phương pháp Top down thì giá trị này là 0.1% đến 0.75% và có thể đạt tới 1% cho cừ Larsen và Soldier pile

CÔNG TRÌNH LÂN CẬN

1.2.1 Simplified Model for Evaluating Damage Potential of Buildings Adjacent

to a Braced Excavation (Matt Schuster, Gordon Tung-Chin Kung, C Hsein Juang, F.ASCE và Youssef M A Hashash)

Hình 1.4: Cơ chế phát sinh ảnh hưởng của chuyển tường chắn đến công trình lân cận

Để phân tích thiệt hại công trình lân cận gây ra bởi hố đào cần xác định 3 phần chính Phần 1 xác định chuyển vị ngang và đứng của nền đất Phần 2 xác định biến dạng góc và biến dạng ngang của công trình lân cận dựa trên chuyển vị mặt đất, đặc trưng công trình, sự ảnh hưởng qua lại giữa kết cấu và đất nền Phần 3 đánh giá mức

độ ảnh hưởng công trình lân cận thông qua góc xoay và biến dạng ngang bằng chỉ số DPI (damage potential index) được đề xuất bởi Son và Cording (2005) hoặc biểu đồ phân chia mức độ thiệt hại theo Burland (1974)

Trang 26

Chỉ số DPI được xây dựng trên biến dạng kéo theo phương chính lớn nhất εP là tổ hợp của biến dạng góc β và biến dạng ngang εL của công trình

DPI =p/(1 200/ )100 (1.4)

max max max

>1/200) Tuy nhiên, trong trường hợp biến dạng góc lớn hơn 1/100, lớn hơn nhiều so với biến dạng góc giới hạn 1/150 theo đề xuất bởi Bjerrum (1963) Như vậy phá hoại công trình sẽ gần như chắc chắn xảy ra Vì thế nên không cần thiết phải tính toán đánh giá mức phá hoại dựa trên chỉ số DPI trong những trường hợp như thế

Bảng 1.2: Bảng đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận theo chỉ số DPI

Mức độ thiệt hại công

Vùng hogging d/He >1.4

0 Không đáng kể

Mức độ 0 và 1 gây thiệt hại rất thấp, không đáng kể có thể bỏ qua Chỉ ảnh hưởng về thẩm mỹ không cần có kế hoạch bảo vệ công trình

2 Nhẹ đến trung bình 25-35 20-30

Thiệt hại có thể xảy ra đối với công trình lân cận ở mức độ chấp nhận được cần có biện pháp gia cường trong giai đoạn thiết kế và quan trắc theo dõi trong quá trình thi công

3 Trung bình 35-60 30-50 Mức độ thiệt hại không thể chấp

nhận Thiết kế hố đào cần được xem xét lại hoặc phải có biện pháp bảo vệ công trình lân cận

5 Rất nặng >85 >80 Phá hoại gây sụp đổ kết cấu

Trang 27

Hình 1.5: Phân chia vùng ảnh hưởng công trình lân cận từ hố đào

Để minh họa cho việc áp dụng chỉ số đánh giá mức độ thiệt hại DPI, 10 trường hợp được lựa chọn ngẫu nhiên từ dữ liệu đo đạt công trình thực tế của Boone (2001)

được sử dụng và kết quả được thể hiện trong bảng 1.3 Mục đích của việc này là thể

hiện khả năng ứng dụng của chỉ số DPI cho việc đánh giá mức độ thiệt hại công trình Đối với các trường hợp được phân tích, chỉ số DPI được tính bằng công thức(1.4) dựa

trên biến dạng góc và biến dạng ngang của công trình có sẵn, và mức độ thiệt hại của

từng trường hợp được đánh giá dựa trên các tiêu chí được liệt kê trong bảng 1.2 Được thể hiện bảng 1.3 Mức độ thiệt hại được xác định dựa trên chỉ số DPI hoàn toàn phù

hợp với đo đạt và đánh giá của Boone (2001)

Bảng 1.3: So sánh việc áp dụng chỉ số DPI với đo đạt thực tế của Boone (2001)

β (x10-3) εL(x10-3) Vùng biến

dạng Chỉ số DPI

Đánh giá mức thiệt hại theo DPI

Đo đạt thiệt hại Boone (2001)

Để làm sáng tỏ hơn khả năng ứng dụng của chỉ số DPI Nhóm tác giả bổ sung thêm 10 trường hợp được chọn ngẫu nhiên từ kết quả đo đạt thực tế thực hiện bởi Son

và Cording (2005) Kết quả cho thấy việc sử dụng chỉ số DPI để đánh giá mức độ thiệt

hại công trình lân cận là khá chính xác phù hợp với thực tế được thể hiện bảng 1.4

Trang 28

Bảng 1.4: Đánh giá khả năng ứng dụng chỉ số DPI theo đo đạt của Son và Cording

Phương pháp tiếp cận đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận dựa trên chỉ

số DPI được xây dựng trên nền tảng của nhiều nghiên cứu trước đây Đặc biệt là công trình nghiên cứu của Boone (2001,2003), Boscardin và Cording (1989), Burland và Wroth (1974), Finno et al (2005), và Son và Cording (2005) Tất cả đã được chính minh thông qua việc so sánh với các phương pháp tiếp cận của Boone (2001) và Son

và Cording (2005) Có sự khác biệt nhỏ trong các kết quả đánh giá là do sự khác biệt giữa cách tiếp cận DPI và các cách tiếp cận khác

Kết quả của nghiên cứu này cho thấy DPI là một chỉ số hiệu quả và dễ sử dụng

để đánh giá tiềm năng phá hoại công trình lân cận dựa trên biến dạng ngang và biến dạng góc Chỉ số này được sử dụng rộng rãi trong nhiều dự án hố đào sâu và đường hầm metro

1.2.2 Numerical model tests of building response to excavation – induced ground

movements (Moorak Son và Edward J.Coring 2008 )

Năm 2008 nhóm tác giả sử dụng mô hình thực tế với tỉ lệ thu nhỏ 1/10 để mô phỏng đánh giá chuyển vị tường chắn đối với công trình lân cận móng nông Kết quả thí nghiệm được so sánh với mô phỏng bằng phương pháp số để kiểm chứng và đưa ra phương pháp đánh giá phù hợp

Hình 1.6: Mặt cắt và mặt bằng mô hình thí nghiệm tỉ lệ 1/10

Trang 29

Hình 1.7: Mô hình thực tế tại phòng thí nghiệm

Dựa vào số liệu đo đạt chuyển vị ngang, chuyển vị đứng của công trình và mặt đất nhóm tác giả sử dụng thông số biến dạng góc β và biến dạng ngang εL để đánh giá mức độ phá hủy công trình lân cận và xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng góc và biến dạng ngang như độ cứng công trình, biến dạng dẻo hay đàn hồi, vết nứt lớn hay nhỏ

Hình 1.8 tóm tắt ứng xử của kết cấu hai tầng gạch (thí nghiệm) và kết cấu khung

(mô phỏng) Khi kết cấu gạch có nứt, kết cấu gạch có những vết nứt lớn, và góc xoay trong nhịp 1 và 2 sẽ lớn hơn giá trị kết cấu khung (đàn hồi) Tuy nhiên, kết cấu gạch có

ít biến dạng trong nhịp 3 hơn là kết cấu khung bởi vì sau khi có những vết nứt lớn, độ cứng của kết cấu gạch giảm mạnh và phản ứng của kết cấu sẽ nhạy hơn kết cấu khung

Hình 1.8: Điều kiện tường gạch nứt và khung đàn hồi

Độ cứng của kết cấu giảm khi xuất hiện nhiều vết nứt, kết cấu trở nên mềm và

chuyển vị theo chuyển vị mặt đất Tuy nhiên nếu kết cấu không xuất hiện vết nứt hoặc vết nứt nhỏ kết cấu có đủ độ cứng để kháng lại chuyển vị của mặt đất có thể xem như

Trang 30

là làm việc đàn hồi thì kết cấu khung và tường gạch cho kết quả gần tượng tự nhau Vì vậy việc mô phỏng ứng xử kết cấu khung làm việc đàn hồi là hoàn toàn phù hợp với

thí nghiệm với ứng xử đàn hồi của khung gạch Được thể hiện Hình 1.9

Hình 1.9: Điều kiện đàn hồi nứt và khung đàn hồi

Từ thí nghiệm thực tế với tỷ lệ 1/10 trên các mô hình kết cấu gạch có vết nứt và không có vết nứt (làm việc đàn hồi) và so sánh với việc mô phỏng khung làm việc đàn hồi nhóm tác giả đưa ra một số kết luận như sau:

- Biến dạng góc β và biến dạng ngang εL là nguyên nhân chủ yếu gây ra vết nứt của công trình Vết nứt tập trung ở vị trí có lỗ mở (như cửa sổ) ở nhịp đầu tiên của công trình do sự tập trung ứng suất

- Vết nứt lớn làm giảm độ cứng kết cấu, làm tăng xu hướng mềm hóa kết cấu kết cấu và chuyển vị theo chuyển vị mặt đất Vì vậy phân tích ứng xử đàn hồi cho kết quả không chính xác thiên về nguy hiểm khi kết cấu xảy ra vết nứt lớn

- Đối với khung gạch có độ cứng lớn, biến dạng sẽ rất ít trước có vết nứt Tuy nhiên, khi có vết nứt độ cứng 2 kết cấu trở về bằng nhau thì biến dạng ngang và biến dạng góc của 2 khung là giống nhau

- Khi xem xét ứng xử của công trình lân cận xung quanh hố đào nên xem xét cả

độ bền và độ cứng Khi vượt qua giới hạn bền độ cứng giảm rất nhiều và gây ra những biến dạng lớn

- Biến dạng góc là thông số phù hợp nhất để đánh giá sự biến dạng méo mó của kết cấu cũng như sự phá hoại do phát sinh moment trong kết cấu Đây là chỉ số cần xem xét đầu tiên khi đánh giá mức độ hư hại công trình lân cận

Trang 31

1.2.3 Some Remarks on the influence of Deep Excavations on Neighbouring

Buildings (Cătălin Căpraru and Anton Chirică 2013)

Năm 2013 Cătălin Căpraru và Anton Chiricăc đã tổng hợp các công trình nghiên cứu về hố đào sâu khu vực Bucharest, Romania để phân tích ứng xử hố đào sâu bằng phương pháp phần tử hữu hạn Các yếu tố ảnh hưởng đến công trình lân cận như chiều sâu và chiều rộng hố đào, khoảng cách công trình lân cận đến hố đào, độ cứng và tải trọng công trình lân cận được mô tả một cách đơn giản để xác định chuyển vị ngang tường vây và biến dạng ngang của công trình lân cận từ đó đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận thông qua biến dạng ngang

Sau khi thực hiện các thống kê 323 trường hợp hố đào sâu Cătălin Căpraru và Anton Chiricăc chọn ra chiều sâu điển hình cho hố đào sâu ở Romania He=13m với 3 tầng chống và sử dụng tường vây làm tường chắn Công trình lân cận được lựa chọn

có chiều cao mỗi tầng 3m tải trọng 15kN/m2/ tầng và được mô phỏng như 1 dầm đơn giản có độ cứng chống uốn EI(KN/m4) và độ cứng chống nén EA(kN/m2)

Độ lún công trình lân cận không phụ thuộc vào chiều cao công trình mà phụ

thuộc vào độ cứng EI và khoảng cách D đến hố đào được thể hiện ở biểu đồ hình 1.12

Hình 1.10: Thống kê các trường hợp nghiên cứu hố đào sâu

Hình 1.11: Mô phỏng trường hợp điển hình

Trang 32

Hình 1.12: Sự biến động độ lún tối đa công trình lân cận với khoảng cách D/He

Trong phạm vi D=0.1He÷0.5He sẽ là phạm vi nguy hiểm nhất vừa cho độ lún

công trình lân cận lớn nhất và chuyển vị ngang tường chắn lớn nhất Kết quả biến dạng

ngang được sử dụng vào biểu đồ Boscardin và Cording (1989) để đánh mức độ phá hoại công trình

Hình 1.13: Biểu đồ đánh giá mức độ phá hủy công trình lân cận theo Boscardin

và Cording (1989)

1.2.4 Cause investigation of damages in existing building adjacent to foundation

pit in construction (Xuemin Zhanga, Junsheng Yanga, Yongxing Zhangb

và Yufeng Gao, 2018)

Nhóm tác giả tiến hành tính toán mô phỏng một dự án thi công nhà ga của tuyến metro có chiều rộng mặt cắt là 41.3m và chiều sâu là 25.5m Công trình lân cận xung quanh hố đào được quan trắc lún theo từng giai đoạn thi công, kết quả độ lún và lún lệch của công trình lân cận được ghi nhận Tại hiện trường có xuất hiện các vết nứt

Trang 33

thẳng góc, vết nứt ngang và vết nứt xéo góc trên tường theo phương ngang gần hố đào Vết nứt đứng mở rộng ở đáy góc tường và dần dần khép lại ở đỉnh góc tường

Hình 1.14: Mặt cắt công trình

Hình 1.15: Quan trắc lún công trình lân cận

Hình 1.16: Các vết nứt công trình lân cận

Trang 34

Nhóm tác giả sử dụng Plaxis 2D mô phỏng và khảo sát độ lún, lún lệch của 2

điểm A, B cho kết quả như đồ thị hình 1.17

Hình 1.17: Mô phỏng bằng Plaxis 2D

Lún lệch là nguyên nhân chính gây ra các với nứt của công trình lân cận Độ lún

và độ lệch tăng theo giai đoạn thi công ghi nhận được độ lún lớn nhất -107.13mm và

độ lệch 63mm

Hình 1.18: Kết quả quan trắc lún theo thời gian

Trang 35

Hình 1.19: Kết quả lún từng giai đoạn theo mô hình Plaxis 2D

Kết quả lực cắt và momen từ việc mô phỏng Plaxis 2D hình 1.20 tương tự như

kết quả quan sát vết nứt tại hiện trường Momen uốn lớn nhất ở dưới chân tường và giảm dần lên phía trên tương ứng với vết nứt dọc Lực cắt cũng có xu hướng tương tự như momen phân bố lớn hơn về phía hố đào là nguyên nhân gây ra vết nứt chéo góc

Hình 1.20: Nội lực công trình lân cận từ mô phỏng

Trang 36

1.2.5 Responses of adjacent ground and building induced by excavation using 3D decoupled simulation (Horn-Da Lin , Sang Mendy , Phuoc H Dang , Yo- Ming Hsieh và Cheng-Cheng Chen, 2016)

Nhóm tác giả tiến hành mô phỏng hố đào bằng plaxis 3D (đàn hồi phi tuyến) và công trình lân cận bằng Sap2000 (đàn hồi tuyến tính) quá trình mô phỏng là một vòng lặp Lực tại chân cột từ mô hình Sap2000 được đưa vào Plaxis 3D, chuyển vị từ Plaxis 3D đưa vào Sap2000 để lấy nội lực Quá trình lặp đến khi chuyển vị chân cột 2 mô hình bằng nhau Công trình được mô phỏng là 1 trường học 4 tầng dài 45m gồm 10 bước cột cạnh một hố đào sử dụng tường vậy 900mm dài 35m chiều sâu đào 19.7m

Hình 1.21: Mặt cắt công trình

Hình 1.22: Mô hình 3D hố đào

Hình 1.23: Mặt bằng dầm cột nhà và mô hình 3D

Trang 37

Kết quả mô phỏng cho thấy xuất hiện lực kéo nhịp cuối và lực nén ở nhịp đầu nguyên nhân là do chuyển vị ngang ở giữa là lớn nhất sẽ gây kéo cho nhịp phía sau và nén cho nhịp phía trước nó Bêtông chịu kéo kém nên sẽ có vết nứt xảy ra ở nhịp cuối Ngoài ra còn xuất hiện biến dạng dẻo ở những vị trí cột giao với dầm

Để đánh giá tổng quát về mức độ phá hoại kết cấu công trình lân cận nhóm tác giả sử dụng biến dạng góc β và biến dạng ngang εL đánh giá theo biểu đồ Boscardin và

Cording (1989) Kết quả thấy rằng nhịp đầu tiên 1,2,3,4 có biến dạng góc lớn hơn, còn

các nhịp xa hơn có biến dạng ngang lớn hơn Biến dạng ngang đồng nghĩa với ứng suất kéo dễ dàng gây nứt bêtông (nhịp 7-10) Biến dạng góc đặc trưng cho tính uốn phá hoại do momen Góc xoay của nhịp 1-4 lớn sinh ra momen uốn lớn trong kết cấu dầm của công trình gây phá hủy lớn Hình thành các khớp dẻo tại vị trí cột và dầm ở nhịp 1

Hình 1.24: Nội lực trong kết cấu

Hình 1.25: Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng đến công trình lân cận

Công trình lân cận nằm trong vùng biến dạng lõm (sagging zone) sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất, xuất hiện nhiều khớp dẻo khu vực gần tường vây Chuyển vị tường vây gây ra ứng suất kéo trong các dầm giằng móng dẫn đến nứt có khả năng gây phá hủy Hiện tượng này xảy ra rõ rệt ở vùng chuyển giao giữa vùng lồi (hogging) và vùng lõm (Sagging) Vùng này chịu kéo nhiều nhất

Trang 38

1.2.6 The performance of buildings adjacent to excavation supported by inclined

struts ( Z Sabzi và A Fakher, 2008)

Nhóm tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để đánh giá cho 1 trường

hợp hố đào sâu cụ thể gây ảnh hưởng đến công trình lân cận hình 1.26

Hình 1.26: Chuyển vị mặt đất ảnh hưởng công trình lân cận

Phương pháp đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận của Burland (1974) dựa trên  và l được sử dụng định nghĩa như hình 1.27 Việc xác định 2 thông số trên

được thực hiện bằng mô phỏng phần tử hữu hạn

Hình 1.27: Thông số độ lệch để đánh giá mức phá hoại

Hình 1.28: Biểu đồ đánh giá sự phá hoại dựa trên Boscardin and Cording 1989 và

Burland 1995

Trang 39

Hình 1.29: Mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn Bảng 1.5: Bảng đánh giá mức độ thiệt hại Thâcông trình lân cận theo Burland (1974)

<5 0.075-0.15

3 Trung bình

5-15 hoặc số lượng vết nứt

15-20 nhưng phụ thuộc vào

số lượng vết nứt

>0.3

5 Rất nặng

Khắc phục bằng sửa chữa một phần hoặc toàn bộ công trình có thể phải xây mới

>25 và phụ thuộc vào số lượng vết nứt

Trang 40

Hình 1.30: Mặt bằng bố trí quan trắc và kết quả chuyển vị ngang phương pháp

PTHH và kết quả hiện trường

Hình 1.31: kết quả quan trắc thực tế và đánh giá bằng biểu đồ

Kết quả đánh giá cho thấy độ cứng công trình có ảnh hưởng lớn đến ứng xử của

nó Nếu độ cứng nhỏ mức độ ảnh hưởng tăng do biến dạng lớn Việc giảm chuyển dịch ngang bằng hệ chống có tác động đáng kể đến việc giảm thiệt hại cho công trình lân cận, như Boscardin và Cording và Burland đã thể hiện

Định dạng
Số trang	147
Dung lượng	13,31 MB