(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm trong thành phố ứng dụng tính toán cho hố đào công trình Royal City Hà Nội

Trang 1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài 2

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

5 Kết quả đạt được 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH NGẦM 3

1.1 Tổng quan về các giải pháp gia cố thành hố đào sâu ở Việt nam 3

1.2 Gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép hình hoặc ống thép 4

1.2.1 Giới thiệu cọc ván thép hình hoặc ống thép 4

1.2.2 Ưu điểm 6

1.2.3 Nhược điểm 6

1.3 Gia cố thành hố đào sâu bằng tường trong đất 7

1.3.1 Giới thiệu về tường trong đất 7

1.3.2 Ưu, nhược điểm của tường trong đất 8

1.3.3 Sơ lược các bước trong thi công tường trong đất 9

1.4 Giải pháp gia cố thành bằng phương pháp trụ xi măng đất 9

1.4.1 Giới thiệu phương pháp trụ xi măng đất 9

1.4.2 Ưu điểm của trụ xi măng đất 11

1.5 Gia cố thành hố đào sâu bằng dãy cọc khoan nhồi 12

1.5.1 Giới thiệu cọc khoan nhồi 12

1.5.2 Ưu, nhược điểm của cọc khoan nhồi 14

1.6 Giới thiệu một số công trình có tầng hầm ở Hà Nội 15

1.6.1 Nhu cầu sử dụng tầng hầm ở các tòa nhà cao tầng 15

Trang 2

1.6.2 Các sự cố hố đào sâu thường gặp trong quá trình thi công 16

1.6.3 Một số sự cố thi công hố đào sâu ở Việt Nam 17

1.7 Đánh giá chung 22

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO SÂU 24

2.1 Một số đặc trưng về trạng thái ứng suất, biến dạng của khối đất 24

2.1.1 Mô hình đàn hồi 24

2.1.2 Mô hình đàn dẻo 28

2.1.3 Mô hình đàn dẻo nhớt 29

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán hố đào sâu 31

2.3 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn 32

2.3.1 Nội dung của phương pháp PTHH trong bài toán đàn hồi tuyến tính 32 2.3.2 Nội dung của phương pháp PTHH trong bài toán đàn dẻo 35

2.4 Ổn định của hố đào sâu trong đất có mực nước ngầm nằm cao 44

2.4.1 Ảnh hưởng của nước ngầm 44

2.4.2 Kiểm tra ổn định do tác động của nước ngầm 47

2.5 Kết luận chung 48

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ỨNG DỤNG 49

3.1 Giới thiệu về trường hợp tính toán 49

3.1.1 Vị trí công trình 49

3.1.2 Quy mô công trình 49

3.1.3 Điều kiện địa chất và đặc trưng cơ lý của đất 52

3.1.4 Kết cấu hố đào và các thông số của nó 54

3.2 Lựa chọn phần mềm tính toán 56

3.3 Lựa chọn phương pháp tính ứng suất - biến dạng 56

3.4 Tính toán ổn định cho mặt cắt điển hình 57

3.5 Kết quả tính toán 58

3.5.1 Trường hợp tính toán cho giai đoạn 1 59

Trang 3

3.6 Kết luận và phân tích kết quả tính toán 75

3.6.1 Đất nền 75

3.6.2 Tường vây 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

1 Những kết quả đạt được: 80

2 Kiến nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 85

Trang 4

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 : Các giải pháp thi công phụ thuộc độ sâu hố đào 12Bảng 1.2 : Thống kê một số công trình có sử dụng tầng hầm trên địa bàn thành phố 16Bảng 3.1: Các đặc trưng cơ lý của đất nền 54Bảng 3.2 Thông số các cấu kiện 55Bảng 3.3 Chuyển vị đứng và ngang lớn nhất của đất nền qua các giai đoạn 75Bảng 3.4 Chuyển vị đứng và ngang lớn nhất của tường vây trái qua các giai đoạn 77Bảng 3.5 Bảng Momen uốn cực đại của tường vây qua các giai đoạn 79

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một số hình ảnh về tường cừ ván thép trong công trình ngầm 5

Hình 1.2 Thi công tường trong đất 8

Hỉnh 1.3 Thi công tường barrette 9

Hình 1.4 Thi công trụ xi măng đất 10

Hình 1.5 Thi công tường cọc khoan nhồi D 400 ở nhà dân 13

Hình 2.1: Mô hình đàn hồi tuyến tính 24

Hình 2.2: Mô hình đàn hồi phi tuyến 26

Hình 2.3: Đường cong quan hệ lgEt ~lg3 27

Hình 2.4: Mô hình và nguyên lí Kelvin - Voigt 30

Hình 2.5: Các dạng mất ổn định của tường chắn hố đào 32

Hình 2.6: Dòng ngầm chảy qua chỗ tường bị nứt 45

Hình 2.7: Dòng ngầm chảy dọc theo bề mặt tường chắn 46

Hình 2.8: Dòng ngầm chảy từ đời chứa nước 46

Hình 2.9: Dòng ngầm chảy dưới chân tường 46

Hình 2.10: Hạ mực nước trong hố móng làm cho đất ở xung quanh hố móng lún không đều 47

Hình 3.1: Vị trí khu chung cư Royal city 49

Hình 3.2 Phối cảnh các tòa nhà của chung cư Royal city 50

Hình 3.3 Mặt bằng chung cư Royal city 51

Hình 3.4 Mặt bằng bố trí cọc và tường vây thi công khối nhà R1 và R2 51

Hình 3.5 Mặt cắt điển hình tầng hầm (đơn vị m) 52

Hình 3.6 Trụ địa chất 53

Hình 3.7 Sơ đồ tính cho mặt cắt qua khối nhà R1 và R2 58

Hình 3.8 Sơ đồ lưới phần từ tính toán cho mặt cắt qua khối nhà R1 và R2.58 Hình 3.9 Mặt cắt ngang thi công tường vây và cọc khoan nhồi 59

Hình 3.10 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 1 (Tỷ lệ gấp 100 lần) 60

Hình 3.11 Biểu đồ mô men uốn cực đại của tường vây trái giai đoạn 1 60

Hình 3.12 Biểu đồ mô men uốn cực đại của tường vây phải giai đoạn 1 60

Trang 6

Hình 3.13 Mặt cắt ngang thi công sàn và đào đất tới cao trình sàn tầng

hầm 1 61

Hình 3.14 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 2 (Tỷ lệ gấp 50 lần) 62

Hình 3.15 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây trái ở giai đoạn 2 62

Hình 3.16 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây phải ở giai đoạn 2 62

Hình 3.19 Mặt cắt ngang thi công sàn và đào đất tới cao trình sàn tầng hầm 2 64

Hình 3.20 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 3 (tỷ lệ gấp 50 lần) 64

Hình 3.32 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 5 đào sàn tầng 4 (tỷ lệ gấp 50 lần) 69 Hình 3.33 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây trái ở giai đoạn 5 70

Trang 7

Hình 3.37 Mặt cắt ngang thi công sàn và đào đất tới cao trình sàn tầng

hầm 5 71

Hình 3.48 Chuyển vị ngang lớn nhất của đất nền qua các giai đoạn 76

Hình 3.49 Chuyển vị đứng lớn nhất của đất nền qua các giai đoạn 76

Hình 3.50 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường trái qua các giai đoạn 78

Hình 3.51 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường phải qua các giai đoạn 78

Hình PL1 Mặt cắt điển hình cho tường vây chiều dài 65 m 85

Hình PL2 Sơ đồ tính cho mặt cắt qua khối nhà R1 và R2 86

Hình PL3 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 1 (Tỷ lệ gấp 50 lần) 86

Hình PL 4 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây trái ở giai đoạn Thi công tường vây, cọc khoan nhồi 87

Hình PL 5 Biểu đồ momen cực đại tường vây trái giai đoạn 1 87

Hình PL 6 Sơ đồ lưới phần tử giai đoạn 2 đào sàn tầng 1 (tỷ lệ gấp 30 lần)88 Hình PL 7 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây trái ở giai đoạn 2 88

Hình PL 9 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây trái ở giai đoạn 3 89

Trang 8

Trang 9

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

c Lực dính đơn vị của đất

D Đường kính mẫu thí nghiệm

E t Mô đun đàn hồi tuyến tính

Trang 11

1 Tính cấp thiết của đề tài

MỞ ĐẦU

Hiện nay, tại các đô thị lớn ở Việt Nam như Hà nội, Thành phố Hồ ChíMinh,… do tốc độ phát triển nóng quỹ đất bề mặt đã ở tình trạng gần như cạnkiệt, các không gian xanh, công trình công cộng ngày càng bị thu hẹp, sức ép

về nhà ở, bãi để xe, văn phòng làm việc; mật độ giao thông ngày càng giatăng Để giải quyết những vấn đề trên thì việc phát triển công trình ngầm, vấn

đề chiều sâu đô thị, không gian ngầm là một xu thế tất yếu Nhu cầu thiết kếxây dựng các công trình dân dụng có tầng hầm ở Việt Nam là rất lớn Thicông tầng hầm luôn đi đôi với việc thi công đất vì tầng hầm nằm dưới mặt đất.Trong quá trình thi công sẽ gây ra sự thay đổi ứng suất và biến dạng trong đấttrong khu vực nền đất yếu Làm sụt lún các công trình bên cạnh, gây thiệt hạirất lớn về cơ sở vật chất, Trong thực tế đã có khá nhiều công trình xây dựng bịphá huỷ do thi công hố đào sâu bên cạnh Phạm vi ảnh hưởng và mức độ ảnhhưởng của những biến đổi đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố Vì vậy việc tínhtoán dự báo sự cố thi công hố đào công trình là rất quan trọng và nó luôn songhành với việc lựa chọn giải pháp thi công thích hợp với điều kiện địa chất -thuỷ văn công trình, các loại đất đá, đặc điểm nước dưới đất, các biện phápchống đỡ Sự chuyển dịch đất nền quanh hố đào có thể xảy ra ngay trong quátrình

đào hay sau thời gian hố đào đã lấp đất

Ngày nay với công nghệ thi công đất, sự tiến bộ trong nghiên cứu đánh giá

ổn định các công trình và các máy móc thiết bị thi công hiện đại cho phép thicông được những công trình phức tạp đặc biệt trong khu vực nền đất yếu.Cùng với việc hiểu biết đầy đủ về những đặc tính của đất nền, những biến đổi

về trạng thái ứng suất và biến dạng của nền đất khi thi công hố đào sâu chotầng hầm sẽ góp phần đảm bảo sự ổn định của hố đào cũng như các công trình

xung quanh trên mặt đất Đề tài Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định

công trình ngầm trong thành phố - ứng dụng tính toán cho hố đào công

Trang 12

trình Royal city Hà Nội là một đề tài vừa có ý nghĩa cấp thiết và nghĩa thực

tiễn

2 Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các giải pháp gia cố ổn định công trình ngầm, hố đào sâu.Nghiên cứu sự thay đổi ứng suất, biến dạng, chuyển vị của nền đất và tườngvây xung quanh hố đào Nghiên cứu các phương pháp tính toán hố đào sâu,công trình ngầm và các giải pháp chống đỡ đảm bảo công trình ổn định chocông trình thực tế ở Việt Nam

Mô phỏng và tính toán sự thay đổi ứng suất, biến dạng của đất nền trong vàxung quanh hố đào sâu, công trình ngầm, ứng dụng cho hố đào công trình chocông trình cụ thể

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tính toán chuyển vị đất nền, hệ cọc, tường vây theo phương pháp phần tửhữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 8.2 cho phép tính toán kiểm tra ổnđịnh của đất nền theo các giai đoạn thi công

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hố móng sâu tòa nhà Royal city, Hà Nội tính toánchuyển vị, của tường vây và đất nền theo các giai đoạn thi công

Trang 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ ỔN

ĐỊNH CÔNG TRÌNH NGẦM 1.1 Tổng quan về các giải pháp gia cố thành hố đào sâu ở Việt nam

Hiện nay, quá trình đô thị hoá đang bùng nổ ở Việt Nam, hàng loạtcác công trình ngầm đô thị như tầng hầm cho các nhà cao tầng, khách sạn, cácđường hầm chui qua đường giao thông, các gara ôtô ngầm dưới đất đangđược xây dựng ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, HảiPhòng, Đà Nẵng và các khu đô thị khác trên cả nước Việc thiết kế, thi côngcác công trình ngầm luôn là công việc khó khăn và phức tạp Một trongnhững vấn đề phức tạp trong thi công công trình ngầm là thi công những hốđào sâu có độ sâu đến hàng chục mét mà việc giữ ổn định và gia cố vách hốđào Có nhiều phương pháp gia cố thành hố đào được nghiên cứu, phát triển

và sử dụng rộng rãi trên thế giới và từng bước được ứng dụng thành công ởViệt Nam, có thể kể đến như phương pháp gia cố bằng cọc ván thép hay ốngthép, tường trong đất, cọc khoan nhồi Trong thời gian qua, việc xây dựng cáccông trình ngầm ở Việt Nam cho thấy những hố đào sâu có chiều sâu nhỏ hơn5m thường dùng tường cừ bằng cọc ván thép, những hố đào sâu trên 12mthường dùng công nghệ tường trong đất Các phương pháp kể trên có nhiều

ưu điểm, và việc sử dụng phương pháp nào cho hiểu quả tiết kiệm mà vẫnđảm bảo về tính an toàn và ổn định cho công trình là một vấn đề cần giảiquyết

Khi thi công tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng, một vấn đề phứctạp đặt ra là giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đếncác yếu tố kỹ thuật và môi trường Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng tháiứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làmthay đổi mực nước ngầm dẫn đến đất nền bị dịch chuyển và có thể lún, trượt,sập, gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp gia cố thích hợp.Luận văn đề cập đến các giải pháp thiết kế, thi công hiện nay cho dạng côngtrình ngầm này và ưu nhược điểm của từng giải pháp Qua đó rút ra nhữngtổng kết ban đầu cho công tác thiết kế, thi công tầng hầm trong nhà cao tầng

Trang 14

nhằm đáp ứng được công năng sử dụng và giá thành hợp lý trên địa bàn HàNội.

Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là: tường cừthép (steel sheet pile), tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barette (tường bêtông cốt thép trong đất) Gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép hình hoặcống thép Dưới đây là thống kê một số giải pháp gia cố ổn định thành hố đàosâu và ưu nhược điểm của từng giải pháp

1.2 Gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép hình hoặc ống thép

1.2.1 Giới thiệu cọc ván thép hình hoặc ống thép

Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cọc ván thép (các tên gọi khác là cừthép, cừ Larsen, cọc bản, thuật ngữ tiếng anh là steel sheet pile) được sử dụngngày càng phổ biến, từ các công trình thủy công như cảng, bờ kè, cầu tàu, đêchắn sóng, công trình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đường hầm đến cáccông trình dân dụng như bãi đậu xe ngầm, tầng hầm nhà nhiều tầng, nhà côngnghiệp

Cọc ván thép không chỉ được sử dụng trong các công trình tạm thời mà còn

có thể được xem như một loại vật liệu xây dựng, với những đặc tính riêngbiệt, thích dụng với một số bộ phận chịu lực trong các công trình xây dựng.Sau đây là một số hình ảnh về thi công sử dụng cừ thép:

Trang 15

Hình 1.1 Một số hình ảnh về tường cừ ván thép trong công trình ngầm

Cho đến nay, cọc ván thép được sản xuất với nhiều hình dạng, kích thướckhác nhau với các đặc tính về khả năng chịu lực ngày càng được cải thiện.Ngoài cọc ván thép có mặt cắt ngang dạng chữ U, Z thông thường, còn có loạimặt cắt ngang Omega (W), dạng tấm phẳng (straight web) cho các kết cấutường chắn tròn khép kín, dạng hộp (box pile) được cấu thành bởi 2 cọc Uhoặc 4 cọc Z hàn với nhau

Tùy theo mức độ tải trọng tác dụng mà tường chắn có thể chỉ dùng cọc vánthép hoặc kết hợp sử dụng cọc ván thép với cọc ống thép (steel pipe pile) hoặccọc thép hình H (King pile) nhằm tăng khả năng chịu mômen uốn Thườngdùng cọc ván thép hình chữ U hoặc Z được hạ xuống bằng máy ép thuỷ lựchoặc máy ép rung, có sử dụng hệ thống bằng dầm thép chữ I hoặc chữ H tronglòng hố đào

Về kích thước, cọc ván thép có bề rộng bản thay đổi từ 400mm đến750mm Sử dụng cọc có bề rộng bản lớn thường đem lại hiệu quả kinh tếhơn so với

Trang 16

cọc có bề rộng bản nhỏ vì cần ít số lượng cọc hơn nếu tính trên cùng một độdài tường chắn Hơn nữa, việc giảm số cọc sử dụng cũng có nghĩa là tiết kiệmthời gian và chi phí cho khâu hạ cọc, đồng thời làm giảm lượng nước ngầmchảy qua các rãnh khóa của cọc.

Chiều dài cọc ván thép có thể được chế tạo lên đến 30m tại xưởng, tuy nhiên chiều dài thực tế của cọc thường được quyết định bởi điều kiện vậnchuyển (thông thường từ 9 đến 15m), riêng cọc dạng hộp gia công ngay tạicông trường có thể lên đến 72m

Hiện nay bắt đầu dùng dãy cọc ống thép nối liền với nhau tạo thành một hệtường liên tục, có khả năng chịu lực cũng như ngăn nước rất tốt, thích hợpcho các vùng đất yếu hoặc thi công dưới nước

1.2.2 Ưu điểm

Có thể liệt kê một số ưu điểm nổi bật của cọc ván thép như sau:

- Khả năng chịu tải trọng động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫntrong quá trình sử dụng)

- Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé

- Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm giatăng chiều dài

- Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả kinh tế cao

- Chất lượng của vật liệu làm cọc bản tin cậy do được chế tạo trong nhàmáy

- Thi công nhanh, thuận tiện và tương đối đơn giản trong tầng đất yếu

- Khả năng ngăn nước tương đối tốt

1.2.3 Nhược điểm

Nhược điểm của cọc ván thép là tính bị ăn mòn trong môi trường làm việc(khi sử dụng cọc ván thép trong các công trình vĩnh cửu) Tuy nhiên nhượcđiểm này hiện nay hoàn toàn có thể khắc phục bằng các phương pháp bảo vệ

Trang 17

như sơn phủ chống ăn mòn, mạ kẽm, chống ăn mòn điện hóa hoặc có thể sửdụng loại cọc ván thép được chế tạo từ loại thép đặc biệt có tính chống ănmòn cao.

Ngoài ra, mức độ ăn mòn của cọc ván thép theo thời gian trong các môitrường khác nhau cũng đã được nghiên cứu và ghi nhận lại Theo đó, tùythuộc vào thời gian phục vụ của công trình được quy định trước, người thiết

kế có thể chọn được loại cọc ván thép với độ dày phù hợp đã xét đến sự ănmòn này

Để lựa chọn giải pháp gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép, ta phảinghiên cứu các vấn đề sau:

- Xem xét loại đất nền và các chỉ tiêu cơ lý của đất có lợi cho việc đóng vànhổ cọc hay không

- Lựa chọn máy thi công thích hợp

- Khống chế tiếng ồn và chấn động đến các công trình và môi trường xungquanh Tuỳ theo yêu cầu ta chọn hình thức bố trí cọc cho hợp lý

1.3 Gia cố thành hố đào sâu bằng tường trong đất

1.3.1 Giới thiệu về tường trong đất

Tường trong đất, hay còn được gọi là tường vây barrette, là tường bêtông

đổ tại chỗ, thường dày 600-800mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trongquá trình thi công Tường có thể được làm từ các đoạn cọc barette, tiết diệnchữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m Các đoạn tường barretteđược liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng thờithông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong tầnghầm Trong trường hợp 02 tầng hầm, tường barrette thường được thiết kế cóchiều sâu 16-20m tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất công trình và phương phápthi công Khi tường barrette chịu tải trọng đứng lớn thì tường được thiết kếdài hơn, có thể dài trên 40m (Toà nhà 59 Quang Trung) để chịu tải trong nhưcọc khoan nhồi

Trang 18

Tường trong đất bằng bê tông cốt thép quây lại thành đường khép kín vớicác hệ thanh neo sẽ có thể chắn đất, ngăn nước, rất thuận tiện cho việc thicông hố móng sâu Có thể kết hợp tường trong đất làm tầng hầm cho các nhàcao tầng hoặc làm kết cấu chịu lực cho công trình.

Hình 1.2 Thi công tường trong đất

Tường trong đất thường được sử dụng khi làm hố móng sâu trên 10m,yêu cầu cao về chống thấm, chống lún và chống chuyển dịch của các côngtrình xây dựng lân cận hoặc khi tường là một phần của kết cấu chính của côngtrình hoặc khi áp dụng phương pháp Top - down

Tường barrette được giữ ổn định trong quá trình thi công bằng các giảipháp sau: Giữ ổn định bằng hệ dàn thép hình

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

1.3.2 Ưu, nhược điểm của tường trong đất

Tường trong đất có ưu điểm nổi bật là độ cứng lớn, tính biến dạng của kếtcấu rất ít, tính chống thấm tốt, giúp cho phương pháp này được lựa chọn sửdụng ở nhiều công trình trong những năm gần đây Bên cạnh việc chống đỡvách hố đào, tường vây barrette còn được sử dụng như một phần kết cấu củacông trình (phương pháp thi công Top - Down)

Trang 19

Nhược điểm của tường vây barrette chủ yếu do công nghệ thi công phứctạp, khối lượng vật liệu lớn, đòi hỏi máy móc hiện đại và công nhân tay nghềcao Tường trong đất hiện nay được sử dụng phổ biến để làm tường tầng hầm

và được thi công theo phương pháp Top-down, giảm được thời gian thi cônggóp phần hạ giá thành sản phẩm

1.3.3 Sơ lược các bước trong thi công tường trong đất

- Xác định chính xác tính chất cơ lý của các lớp đất để chọn được lớp sét

có hệ số thấm nhỏ để dựa chân tường vào đó

- Lựa chọn máy thi công và các chất xử lý bùn, chất giữ thành hợp lý

Hỉnh1.3 Thi công tường barrette

- Luôn kết hợp tường trong đất làm một phần của kết cấu công trình hoặctường cho các tầng hầm nhà cao tầng

1.4 Giải pháp gia cố thành bằng phương pháp trụ xi măng đất

1.4.1 Giới thiệu phương pháp trụ xi măng đất

Phương pháp trụ xi măng đất này sử dụng cốt liệu chính là đất tại chỗ, gia

cố với một hàm lượng xi măng và chất phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại vàcác tính chất cơ - lý – hoá của đất nền Nó sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao khilớp đất là đất cát Trụ xi măng đất thường được thi công bằng công nghệ trộn

Trang 20

sâu hay gọi tắt là DMM (Deep Mixing Method) Trụ xi măng đất có thể làmmóng sâu, thay thế cọc nhồi (trong một số điều kiện áp dụng nhất định); làmtường trong đất (khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng), gia cố nền Thôngthường loại cọc này không có cốt thép, song trong một số trường hợp cầnthiết, cốt thép cứng cũng có thể được ấn vào trụ xi măng khi vừa thi công trụxong.

Sử dụng ximăng trộn cưỡng chế với đất nền nhờ các phản ứng hoá học – vật lý xảy ra làm cho nền đóng rắn thành một thể cọc xi măng đất có độ ổnđịnh cao trở thành tường chắn có dạng bản liên kết khối

Khi độ sâu hố móng từ 3-6m mà ứng dụng phương pháp trụ xi măng đất làm kết cấu chống giữ sẽ thu được kết quả tốt

Dưới đây là một số hình ảnh về thi công trụ xi măng đất

Hình1.4 Thi công trụ xi măng đất

Trang 21

1.4.2 Ưu điểm của trụ xi măng đất

Một số ưu điểm của trụ xi măng đất:

- Tăng khả năng chống trượt của mái dốc

- Tăng cường độ chịu tải của nền đất

- Giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận

- Tránh hiện tượng biến loãng của đất rời

- Cô lập phần đất bị ô nhiễm

- Ổn định thành hố đào

- Ngăn được nước thấm vào hố đào

- Dùng kiểu tường trọng lực nên không phải đặt thanh chống, tạo điều kiệnthi công hố móng rất thông thoáng Trụ xi măng đất thường có cường độ chịukéo nhỏ hơn nhiều so với cường độ chịu nén vì vậy cần triệt để sử dụng kiểukết cấu tường chắn lợi dụng trọng lượng bản thân

- Thi công đơn giản, nhanh chóng

- Sử dụng vật liệu sẵn có, vật liệu chính là đất tại chỗ (cát) nên giá thành rấtthấp, hiệu quả kinh tế cao

- Thiết bị thi công không quá đắt (giá một thiết bị thi công cọc khoảng 3,5 tỉVNĐ chưa kể trạm trộn & thiết bị bơm vữa xi măng)

- Quá trình khoan có thể kiểm tra được điều kiện địa chất nhờ thiết bị tựđộng đo & ghi mômen xoắn ở đầu cần khoan)

- Khâu thi công được tự động hóa gần như hoàn toàn

- Công trường thi công không gây ồn ào (vì không dùng cốt liệu nơi khác), không gây ô nhiễm, mất vệ sinh như khi thi công cọc nhồi, rất phù hợp choviệc xây dựng móng nhà cao tầng trong đô thị

-Tùy thuộc vào độ sâu hố đào mà ta có bảng các giải pháp thi công như sau

Trang 22

Bảng 1.1 : Các giải pháp thi công phụ thuộc độ sâu hố đào

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

- Cọc xi măng đất (không hoặc 1 tầng chống, neo)6m < H ≤ 10m - Tường cừ thép (1-2 tầng chống, neo)

- Cọc xi măng đất (1-2 tầng chống, neo)

- Tường vây barrette (1-2 tầng chống, neo) tuỳ theođiều kiện nền đất, nước ngầm và chiều dài tường ngập sâu vào nền đất

H > 10m - Tường vây barrette ( ≥ 02 tầng chống, neo)

- Tường cừ thép ( ≥ 2 tầng chống, neo) nếu điều kiệnđịa chất và hình học hố đào thuận lợi

1.5 Gia cố thành hố đào sâu bằng dãy cọc khoan nhồi

1.5.1 Giới thiệu cọc khoan nhồi

Phương pháp của công nghệ này là dùng thiết bị tạo lỗ lấy đất lên khỏi lỗ,đồng thời bơm vào lỗ một loại dung dịch (bentonite) có khả năng tạo mànggiữ thành vách hố đào và có trọng lượng riêng hơi nhỉnh hơn nước ngầmtrong đất một chút để cân bằng lại áp lực khi lấy đất lên Tiếp theo làm sạchcặn lắng (bùn lắng và đất đá rời) rơi dưới đáy lỗ, đảm bảo sự tiếp xúc trực tiếpcủa mũi cọc bê tông sau này vào vùng đất nền chịu lực tốt, tăng sức kháng mũicủa cọc Tiếp theo hạ cố thép xuống lỗ khoan Sau đó tiến hành đổ bê tông hay

bê tông cốt thép bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước, nghĩa là đổ bê tôngliên tục từ dưới đáy lỗ lên, không cho bê tông mới đổ tiếp xúc trực tiếp vớidung dịch giữ thành (ống dẫn bê tông luôn nằm trong long khối bê tông vừa

đổ, để bê tông ra khỏi ống dẫn không trực tiếp tiếp xúc với dung dịch) Khi bêtông cọc đã ninh kết, đóng rắn và đạt một cường độ nhất định, tiến hành đào

hở phần đỉnh cọc và phá bỏ phần đỉnh cọc này - thường là phần bê tông chấtlượng kém do lẫn với dung dịch giữ thành khi bắt đầu đổ bê tông được đẩy

Trang 23

dần lên đỉnh cọc trong quá trình đổ bê tông đùn dần lên chiếm chỗ của dungdịch giữ thành, đẩy đung dịch này trào ra ngoài miệng lỗ.

Khi đào hố móng ở những chỗ không tạo được mái dốc, khi độ sâu hố đàokhoảng 8 - 12m thì có thể dùng hàng cọc nhồi bê tông cốt thép làm kết cấuchắn giữ Nếu ở những vùng có mực nước ngầm cao thì có thể kết hợp vớihàng cọc trộn hoặc bơm vữa chống thấm

Khoảng cách của hàng cọc thường trong phạm vi 1m, trên đầu các hàngcọc phải có dầm liên kết để tăng cường sức chịu của cụm cọc Nếu chất đấtkém, thường còn phải neo gia cố cọc ngoài hố móng (ngoài mặt trượt củađất) Trong trường hợp hố móng rất sâu, hoặc chất đất rất kém dùng cọckhoan nhồi bê tông đường kính lớn làm cọc giữ vách càng có hiệu quả Dướiđây là ảnh minh họa dãy cọc khoan nhồi

Hình 1.5 Thi công tường cọc khoan nhồi D 400 ở nhà dân

Để tránh đất ở giữa các cọc bị trượt hoặc bị nước mưa làm xói lở khiếncho cọc chắn mất tác dụng, thì khoảng không giữa các cọc phải bịt kín (càitấm chắn, lớp bảo vệ bằng bê tông đất, hoặc xi măng lưới thép) Hàng cọctheo

Trang 24

kiểu thẳng hàng thành dãy: Khi đất xung quanh hố đào tương đối tốt, mựcnước ngầm tương đối thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa hai cọc gầnnhau Cọc hàng sát nhau: Trong đất yếu thường không thể hình thành đượcvòm đất, cọc chắn giữ phải xếp thành hàng sát nhau, hoặc khi cường độ bêtông thân cọc còn chưa hình thành thì làm một cọc rễ cây bằng bê tông khôngcốt thép ở giữa hai cây cọc để nối liền cọc hàng khoan nhồi Cọc hàng tổ hợp:Trong vùng đất yếu mà có mực nước ngầm tương đối cao có thể sử dụng cọchàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc ximăng đất.

1.5.2 Ưu, nhược điểm của cọc khoan nhồi

1 Ưu điểm

- Ưu điểm nội bật của việc thi công cọc khoan nhồi là có độ an toàn trongthiết kế và thi công cao, kết cấu thép dài liên tục 11 mét, bê tông được đổ liêntục từ đáy hố khoan lên trên tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối nêntránh được tính trạng chấp nối giữa các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc, do

đó tăng khả năng chịu lực và độ bền có móng của các công trình công nghiệp,tòa nhà cao tầng, cầu giao thông quy mô nhỏ,…

- Cọc khoan nhồi có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọcchế sẵn do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn

- Cọc khoan nhồi được thi công với dàn máy móc và thiết bị hiện đại, thuậntiện trên mọi địa hình phức tạp Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào nhữnglớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể với tới được

- Khi thi công cũng như khi sử dụng, cọc khoan nhồi bảo đảm an toàn chocác công trình hiện có xung quanh

2 Nhược điểm

- Khi thi công đòi hỏi thiết bị tốt, đầu tư cao cho hệ thống máy thi công, giáthành cao Khi xuyên qua địa hình karst hoặc đá nứt nẻ lớn phải dùng ốngchống để lại (không rút lên) sau khi đổ bê tông nên do đó giá thành cọc cao.Khó kiểm tra chất lượng hố cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông

Trang 25

- Đối với thi công cọc khoan nhồi, yêu cầu kỹ thuật thi công cao dẫn đến khókiểm tra chính xác chất lượng bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lànhnghề của đội ngũ công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quytrình thi công.

1.6 Giới thiệu một số công trình có tầng hầm ở Hà Nội

1.6.1 Nhu cầu sử dụng tầng hầm ở các tòa nhà cao tầng

Trong thiết kế nhà cao tầng hiện nay ở Hà Nội, hầu hết đều có tầng hầm đểgiải quyết vấn đề đỗ xe và các hệ thống kỹ thuật của toàn nhà Phổ biến là cáccông trình cao từ 10 đến 30 tầng được thiết kế từ một đến hai tầng hầm để ápứng yêu cầu sử dụng của chủ đầu tư trong hoàn cảnh công trình bị khống chếchiều cao và khuôn viên đất có hạn Việc xây dựng tầng hầm trong nhà caotầng đã tỏ ra có hiệu quả tốt về mặt công năng sử dụng và phù hợp với chủtrương quy hoạch của thành phố

Ví dụ như công trình Harbour View Tower (thành phố Hồ Chí Minh) gồm

19 tầng lầu và 2 tầng hầm, có hố móng sâu 10m, đã dùng tường trong đất sâu42m, dày 0,6m với tổng diện tích tường 3200m2 để vây quanh mặt bằng hốmóng 25 x 27m Hay ở thủ đô Hà nội, tòa nhà Vietcombank cao 22 tầng và 2tầng hầm có hố móng sâu 11m cũng dùng tường trong đất sâu 18m, dày 0,8mvới tổng diện tích tường 2500m2 kết hợp với 101 neo đất đặt ở hai cao trình+8,7m và +4,2m so với cao trình +11m của mặt đất tự nhiên

Để thấy rằng công trình ngầm sử dụng tầng hầm là phổ biến, dưới đây là Bảng1.2 thống kê một số công trình ngầm với các giải pháp thi công tường vây đãđược xây dựng trên địa bàn Hà Nội

Trang 26

Bảng 1.2 : Thống kê một số công trình có sử dụng tầng hầm trên địa bàn

số 1 HN

Tường barrette Đào hở, chống bằng dàn thép

Top – down Cọc khoan nhồi

3 Toà nhà 70-72 Bà Triệu Delta Tường barrette

Tường barrette Không chống

7 Toà nhà tháp đôi HH4

Mỹ Đình

TCty XD Sông Đà Tường barrette

Đào hở, chống bằng dàn thép

8 Ocean Park số 1 Đào

Duy Anh

Cty XD số 1, HN

Tường bê tông thường Cọc xi măng đất

9 Toà nhà tháp

Viet-combank Indochine Group Tường barrette Neo trong đất

1.6.2 Các sự cố hố đào sâu thường gặp trong quá trình thi công [10]

Các sự cố thường gặp khi thi công hố đào thường gặp là: mất ổn địnhthành (mái) hố đào, lún bề mặt đất xung quanh hố đào, đẩy trồi đáy hố đào, hưhỏng kết cấu móng và các bộ phận ngầm đã xây dựng bên trong hố đào và cáccông trình lân cận hố đào Mà nguyên nhân chủ yếu gây sự cố là sự dịch

Trang 27

chuyển của các lớp đất yếu từ bên ngoài vào phía trong hố đào, hạ mực nướcngầm, tăng áp lực nước dưới đáy hố đào.

Để phòng ngừa sự cố khi thi công hố đào cần được coi như một hạng mụccông trình độc lập và phải được thực hiện theo trình tự chặt chẽ: khảo sát địa

kỹ thuật; thiết kế biện pháp thi công; thi công và quan trắc địa kỹ thuật trongquá trình thi công; hoàn công và nghiệm thu hố đào Trong trường hợp cónhiều hố đào trên cùng mặt bằng, cần thiết kế biện pháp thi công tổng thể chocác hố đào nhằm hạn chế ảnh hưởng giữa chúng với nhau Nhà thầu thiết kếcần đưa ra những giải pháp thiết kế hợp lý hoặc phải có những khuyến cáocần thiết nhằm tránh những ảnh hưởng bất lợi của quá trình thi công hố đào.Trong trường hợp có thể, cần hạn chế tối đa việc hạ sâu đáy móng và đáy cácphần ngầm của công trình Đối với công tác khảo sát địa kỹ thuật ngoài nhữngquy định về công tác khảo sát xây dựng theo quy định hiện hành, việc khảo sátđịa kỹ thuật phục vụ thi công hố đào cần lưu ý những yêu cầu sau: phải xácđịnh đủ các thông số cấu tạo địa tầng, đặc biệt chú trọng quy luật phân bốtheo diện, theo chiều sâu của các tầng đất yếu; xác định các tính chất cơ lý củađất phải phù hợp với mô hình và phương pháp tính toán được sử dụng trongthiết kế biện pháp thi công; xác định điều kiện địa chất thủy văn, đặc biệt

sự tồn tại, đặc điểm và động thái của các tầng chứa nước

Việc phòng ngừa, xử lý và khắc phục sự cố thi công hố đào là phần công tác

vô cùng quan trọng, đòi hỏi không những đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, xử lý triệt

để, đúng nguyên nhân sự cố mà còn cần phải nhanh từ khi manh mún xuấthiện và ngay khi bắt đầu có hiện tượng sự cố, điều này yêu cầu các bên cầncẩn trọng và có sự phối hợp đồng nhất để đảm bảo không xảy ra sự cố côngtrình gây hậu quả khôn lường

1.6.3 Một số sự cố thi công hố đào sâu ở Việt Nam [8]

Ở nước ta, tuy chưa có sự tổng kết và phân tích có hệ thống nhưng đều đãxảy ra sự cố lớn hoặc nhỏ trong thi công hố móng sâu như sập lở thành, hỏng

Trang 28

hệ thống chắn giữ, gây lún nứt những công trình lân cận Sau đây là một số sự

cố công trình đã xảy ra

Nguyên nhân: Do chất lượng thi công trong các quá trình: Đào đất, đổ bêtông, thi công neo trong đất, thời gian để thực hiện các quá trình đó v.v… Độ

an toàn này cũng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của hệ neo và công nghệtạo ứng lực trước cho neo

Công trình trụ sở Ngân hàng Công thương Vietinbank

Công trình nằm tại 108 phố Trần Hưng Đạo, Hà Nội Công trình gồm 17tầng nổi cao 62,1m; 1 tầng hầm sâu 5,8m Kích thước mặt bằng 27,4m x32,9m Kết cấu hố đào gồm tường chắn hố đào là cừ thép JSP3, cao khoảng12m Các thanh chống là thép hình I300 được chia làm 2 đợt chống tại cao độ-0,85m và -2,8m

Sự cố: Khi đào đất đợt 1 đã xảy ra sự cố do máy xúc va vào thanh chống ởcao độ -0,85m làm thanh chống bị cong; khi đào đến cao độ -5,8m đã xảy rahiện tượng mất ổn định thanh chống, hệ thanh chống bị biến hình; sau đó bịgãy 2 thanh chống ở cao độ -0,85m; tường cừ bị chuyển vị lớn, xuất hiện cácvết nứt ở đường nội bộ

Trang 29

Nguyên nhân: Thi công không đảm bảo an toàn kỹ thuật nên làm congvênh thanh chống, ngoài ra các cừ thép không được tiếp xúc đều với dầm đỡnên áp lực phân bố không đồng đều gây mất ổn định cục bộ Khi thi công cốtthép móng, công nhân đã buộc thép vào hệ chống ở cao độ -2,8m gây mất ổnđịnh hệ chống, cùng với tải trọng lớn do vật liệu kết trên hố móng cũng nhưviệc khắc phục sự cố lần trước đó chưa đảm bảo; tổng hợp các yếu tố đã gâynên sự cố gẫy 2 thanh chống.

Công trình Trung tâm Thương mại Hàng hải Quốc tế

Công trình nằm tại phố Đào Duy Anh, Hà Nội Công trình gồm 2 khối nổicao 23 tầng và 4 tầng; 2 tầng hầm sâu 8,1m và 7,1m Kích thước mặt bằng54,2m x 105,6m Kết cấu hố đào gồm tường chắn được sử dụng 3 loại: Cọc ximăng đất D600 dài 12m, cừ thép JSP3 dài 12m và cọc nhồi BTCT D800 dài12m Các thanh chống là thép hình I300 được bố trí tại cao độ - 1m chốngxiên xuống đáy móng tại đầu các cọc nhồi

Sự cố: Tường chắn bằng cọc nhồi và cừ thép bị nghiêng vào phía hố đàokhoảng 15cm; một nhà cấp bốn lân cận bị đổ và một vài công trình khác bịnứt Xuất hiện một số cọc xi măng đất tách tự do ra khỏi khối tường Khi rút

cừ thép cũng làm xuất hiện vết nứt rộng khoảng 10cm cách tường cừ 6m.Nguyên nhân: Do hố móng có diện tích lớn và hình dạng mặt bằng phức tạp,nên đã sử dụng các thanh chống I300 quá dài nên không đủ độ cứng Vị tríchống đỡ là khá cao, bố trí các thanh chống một số điểm có mật độ không đủdày (7m - 8m) nên thanh đỡ bị võng gây chuyển vị cho tường cừ Ngoài ra khithi công cọc xi măng đất chưa đạt chất lượng nên một số cọc không tiếp giápnhau; các tường cừ không tiếp xúc đều với dầm đỡ cũng là nguyên nhân gâychuyển vị của tường vào phía hố móng

Công trình Trung tâm thương mại Quốc tế IBC

Công trình nằm tại số 34 Phố Lê Duẩn, Quận 1, TP Hồ Chí Minh Côngtrình gồm 2 khối nổi cao 78,3m và 54,6m; 2 tầng hầm sâu 11,6m Kích thướcmặt bằng 109m x 70m Kết cấu hố đào gồm tường chắn đồng thời sử dụnglàm

Trang 30

tường tầng hầm thi công theo công nghệ tường trong đất, cao khoảng 18,5mđến 20m Các thanh chống là thép hình được chia làm 3 đợt chống tại cao độ -2m, -6m, -10m.

Sự cố: Tường chắn BTCT bị đẩy nghiêng về phía hố đào với trị số 30mmtại đỉnh tường; xuất hiện nước chảy vào hố móng rất mạnh qua vị trí mối nốicủa 2 tấm panel tường liền kề; nước ngầm dâng từ dưới hồ đào lên cùng vớinước mưa và nước chảy từ bên ngoài vào gây hiện tượng lầy lội trong hốmóng

Nguyên nhân: Do mặt bằng hố móng lớn nên phải chia thành các phânđoạn trong quá trình thi công, kết cấu chống đỡ không được hoàn chỉnh; chấtlượng thi công panel tường chưa đảm bảo, đặc biệt là mối nối 2 tấm paneltường dẫn đến việc bị vỡ; hệ thống tiêu thoát nước hố móng chưa đượcnghiên cứu và thiết kế hoàn chỉnh; nước ngầm dâng từ đáy hố móng cuốn trôicác hạt nhỏ làm tăng độ rỗng trong đất gây hiện tượng lún sụt mặt đất xungquanh, đẩy trồi đáy hố móng, làm tường dịch chuyển

Công trình Cao ốc Residence (Tp Hồ Chí Minh)

Công trình có 1 tầng hầm, 12 tầng nổi Khi đào ở độ -8m dưới đáy hốmóng, phát hiện nước ngầm phun lên rất mạnh cuốn theo cát hạt nhỏ Hậu quả

là ngày 31/10/2007 hè đường Nguyễn Siêu có hố sụt rộng 4x4m và sâu từ 4m và chung cư Casaco (đường Thi Sách, Q1) bị lún nghiêm trọng

3-Nguyên nhân là do dùng cọc larsen làm tường vây không ngăn được nước,nên khi hút nước để thi công tầng hầm, thì cột nước chênh áp ngoài thành hốđào tạo nên áp lực lớn đẩy nước luồn qua chân tường vây đẩy trồi đáy mónglên Nước dưới đất được thoát ra như bình thông nhau, cuốn theo đất cát làmsụt lún nền các công trình xung quanh gần đó (trong phạm vi “phễu” hạ thấpmực nước) Trước tình trạng đó, người ta đã phải khẩn cấp lấp ngay các hốđào sâu và hố sụt tạo cân bằng áp lực để tránh tình trạng sụt lún tiếp Đồngthời lắp đặt các trạm quan trắc dịch chuyển, lún và động thái nước dưới đất đểtránh các rủi ro có thể xảy ra

Trang 31

Cao ốc văn phòng Bến Thành TSC (Tp Hồ Chí Minh)

Công trình này có diện tích mặt bằng 10x40m và 2 tầng hầm Tháng11/2007, trong khi đào hố móng sâu, thì nước ngầm ở đáy hố phun lên rấtmạnh, làm phồng trồi đáy hố làm xê dịch tường cừ bằng cọc larsen khoảng8cm Đất nền bị sụt lún làm nứt đường hẻm lân cận và nghiêng tường ngăn

Do đó buộc phải ngừng thi công và dùng biện pháp khoan giếng bơm hạ nướcngầm

Nguyên nhân của sự cố này là do dùng tường cừ bằng cọc ván thép khônghơp lí Chân tường cừ đang đặt ở lớp cát pha bảo hòa nước nên khi có chênh

áp lực bơm hút nước trong hố đào thì nước phun mạnh từ đáy hố lên kéo theođất cát và gây sụt lún

Công trình tòa nhà Pacific (Tp Hồ Chí Minh)

Công trình cao ốc Pacific có 5 tầng hầm, 18 tầng nổi Tường tầng hầmbằng bêtông cốt thép dày 1m, thi công bằng công nghệ tường trong đất, khiđào đất để thi công tầng hầm thứ 5 thì phát hiện một lỗ thủng lớn ở tường tầnghầm có kích thước 0,2m x 0,7m Dòng nước rất mạnh kéo theo nhiều đất cátchảy từ ngoài vào qua lỗ thủng của tường tầng hầm Công nhân đã dùng hếtcách, nhưng không thể bịt được lỗ thủng Nước kéo theo đất cát chảy ào àovào tầng hầm, công nhân phải thoát khỏi tầng hầm để tránh tai nạn có thể xảy

ra Sự cố công trình này đã làm sụp đổ hoàn toàn công trình Viện nghiên cứuKhoa học xã hội Nam Bộ ngay bên cạnh, tòa nhà Sở Ngoại Vụ cũng bị lún nứtnghiêm trọng, Cao ốc Yoco 12 tầng và các tuyến đường xung quanh côngtrình Pacific cũng có nguy cơ bị lún nứt

Nguyên nhân chủ yếu của sự cố này là chất lượng thi công tường tầng hầmkhông tốt Lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có thể là do đổ bê tông không đúngquy trình và dùng Bentonite không đúng yêu cầu gây sạt lỡ đất ở hố đào Đấtcát sạt lở lẫn với Bentonite chèn vào bêtông làm cho bêtông bị rời xốp tạo nên

lỗ thủng Đất bên ngoài tầng hầm là cát pha bão hoà nước, là loại cát chảy nênphải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung trọng d = 1,15N/cm3 chứ không

Trang 32

được dùng loại thông thường cho đất loại sét có d = 1,04N/cm3.Mặt khác, mực nước dưới đất bên ngoài tầng hầm rất cao (ở cốt -1,5m), lỗthủng ở tường tầng hầm nằm ở độ sâu 20m, tức là có cột nước với áp lực lớnchênh nhau đến 18,5m Với một cột nước có áp lực cao tới 1,85 atm như vậy,chứa đầy trong tầng các bồi tích hạt nhỏ và các pha bão hòa nước, thì khi có

lỗ thủng ở tầng hầm cho nó thoát, dòng chảy sẽ rất mạnh kéo theo đất cátchảy vào tầng hầm đồng thời làm rỗng xốp, làm xói lở và phá hoại đấtnền của móng các công trình lân cận, khiến cho các công trình đó bị biến

dạng, bị sụtlún, thậm chí bị phá hoại

1.7 Đánh giá chung

Thực tế cho thấy rằng không có một giải pháp xây dựng công trình ngầm

và bảo vệ hố đào sâu nào là duy nhất Việc lựa chọn công nghệ thi công phụthuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện địa kỹ thuật, điều kiện địa hình, thiết bịsẵn có, kinh nghiệm thi công và thiết kế, công trình lân cận, điều kiện thoátnước, chống thấm và làm giảm lưu lượng nước, tác động do hạ mực nướcngầm, tải trọng…

Giải pháp thiết kế và thi công công trình tầng hầm gắn bó chặt chẽ vớinhau do đặc điểm thiết kế kết cấu chắn giữ công trình tầng hầm phụ thuộc vàocông nghệ thi công Kết cấu chắn giữ có thể đồng thời là kết cấu chịu lực vĩnhcửu cho công trình Do đó giải pháp thi công tổng thể cần được lựa chọn ngay

từ khâu thiết kế công trình

Công nghệ thi công hiện nay là khá đa dạng Do đó đơn vị thiết kế và thicông cần phân tích, đưa ra giải pháp thiết kế và thi công phù hợp nhất trongnhững điều kiện hiện có

Về mặt kinh tế, công trình tầng hầm là dạng công trình mà ở đó có thể gâylãng phí nếu lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công không phù hợp với đặc điểm

dự án

Trang 33

Về mặt kỹ thuật, đây là dạng công trình phức tạp; thi công dưới sâu, dễ xảy

ra sự cố cho bản thân công trình và các công trình liền kề Vì vậy, công việcthiết kế, thi công, giám sát thi công phải được đặc biệt coi trọng

Có thể khẳng định việc xây dựng các công trình ngầm và phát triển khônggian ngầm là một giải pháp hợp lý cho sự phát triển bền vững của Việt Nam.Trong các thành phố không thể thiếu các loại công trình ngầm Việc thiết kế,thi công, đầu tư khai thác, bảo hành, quản lý công trình ngầm còn nhiều khókhăn do:

1 Đòi hỏi có kỹ thuật và công nghệ mới, chi phí lớn, độ rủi ro cao

2 Đòi hỏi có sự quan trắc, dự báo được những biến đổi của môi trườngđất nước trong quá trình thi công và khai thác sử dụng

3 Là một lĩnh vực còn mới mẻ, chưa được đào tạo đầy đủ toàn diện ởViệt Nam Chúng ta vẫn còn thiếu những kiến thức, kinh nghiệm và độingũ chuyên gia trong lĩnh vực này

Trang 34

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO SÂU

2.1 Một số đặc trưng về trạng thái ứng suất, biến dạng của khối đất

Quan hệ cơ bản của đất tức là chỉ công thức toán học biểu diễn đặc tính

cơ học của đất Đặc tính cơ học của đất thường là nói đến mối quan hệ ứngsuất - biến dạng - cường độ - thời gian Mô hình cơ bản của đất gồm một số

mô hình sau: mô hình đàn hồi, mô hình đàn dẻo, mô hình đàn nhớt và đànnhớt dẻo

2.1.1 Mô hình đàn hồi

2.1.1.1 Mô hình đàn hồi tuyến tính

Mô hình đàn hồi tuyến tính giả thiết quan hệ ứng suất và biến dạng củađất theo tỷ lệ thuận, cường độ là vô hạn, xem hình 2.1

Hình 2.1: Mô hình đàn hồi tuyến tính.

Quan hệ ứng suất - biến dạng của nó là:

trong đó ma trận đàn hồi [D] có biểu diễn ở dạng (2.2)

Trang 35

E: Mô đun đàn hồi, μ: Hệ số Poisson của đất

Trong đó: K, G - mô đun biến dạng thể tích và mô đun cắt

Mô hình đàn hồi tuyến tính thường áp dụng với:

+ Tính phân bố ứng suất thẳng đứng trong nền đất, kết quả thu đượcthường phù hợp với thực tế

+ Tính chuyển vị và lún của nền đất, chỉ thích dụng trong trường hợpgia tải không thoát nước, đồng thời có một hệ số an toàn tương đối lớn đốivới phá huỷ, không thể sinh ra biến dạng chảy

+ Khi tính toán các vấn đề đào đất, đối với hệ số an toàn phá huỷ khôngthoát nước lớn hơn 1,5  2, có thể dùng để ước tính áp lực bên và chuyển vịbên của hố móng

+ Nền đất bột tương đối dính, gia tải trong điều kiện không thoát nước,nếu hệ số an toàn lớn hơn 3, có thể dùng để ước tính lún và áp lực nước lỗrỗng

Trang 36

2.1.1.2 Mô hình đàn hồi phi tuyến

Mô hình đàn hồi phi tuyến là một phương pháp để tránh phải dùng môhình đàn dẻo, nó có thể mô phỏng được tình trạng biến dạng không tuyến tínhsau khi bị chảy dẻo, nhưng đã bỏ qua ảnh hưởng của các nhân tố quan trọngnhư đường ứng suất v.v…, tức là giả thiết ứng suất - biến dạng là biến đổi

theo đường cong, xem Hình 2.2, phân biệt của nó với mô hình đàn hồi tuyến

tính chỉ ở chỗ mô đun đàn hồi của hệ số Poatxong biến đổi theo ứng suất, màloại sau thì bất biến Hiện nay, ứng dụng tương đối nhiều là mô hình Duncan -Chang và một số nhà khoa học đưa ra năm 1970

Hình 2.2: Mô hình đàn hồi phi tuyến

Duncan-Chang áp dụng kiến nghị của Kondner về vấn đề khi thí nghiệm 3trục, theo thường lệ, thể đất ứng suất hoá cứng thì quan hệ ứng suất - biếndạng có thể dùng quan hệ hai đường cong để miêu tả gần đúng, tức là khi 3không đổi:

1 3  

a b1

(2.4)

1: Ứng suất chính lớn nhất

3: Ứng suất chính nhỏ nhất

Căn cứ vào thí nghiệm của Janbu và một số người khác, cuối cùng có:

Et Mô đun cát tuyến của nền đất

Trang 37

+ Pa: áp suất khí quyển, đơn vị giống như Et và 3, nó làm cho k trởthành số không thứ nguyên.

Hình 2.3: Đường cong quan

Et ~lg3Khi tính toán ứng suất và biến dạng của đất, ngoài mô đun cát tuyến E

ra thì còn phải dùng hệ số Poisson cát tuyến Khulhaway áp dụng và suy dẫnphương pháp tương tự mô đun cát tuyến, cuối cùng rút ra hệ số Poisson cáttuyến:

G  Flg 3 

 P 

   a  (2.6)t

Trang 38

d  d

2.1.2 Mô hình đàn dẻo

Mô hình đàn dẻo của đất được xây dựng trên cơ sở lý thuyết dẻo Hiệnnay, ứng dụng nhiều nhất trong biến dạng hố móng là các mô hình như Mohr-Coulomb, Cam-Clay v.v… Sau đây là một số mô hình điển hình

2.1.2.1 Mô hình đàn dẻo tuyệt đối Mohr - Coulomb

Tính đàn dẻo thường gắn liền với biến dạng không thuận nghịch Đểđánh giá độ đàn dẻo trong tính toán, người ta đưa ra hàm số (f) biểu thị mốiquan hệ giữa ứng suất và biến dạng Hàm biến dạng dẻo này thường biểu thịtrong không gian ứng suất chính Mô hình đàn dẻo tuyệt đối là mô hình cơ bản

có bề mặt biến dạng ổn định, ví dụ như mặt dẻo hoàn toàn được xác định quacác thông số của mô hình và không bị ảnh hưởng của sự biến dạng Các trạngthái ứng suất tại các điểm trên mặt dẻo, vật liệu coi như đàn hồi hoàn toàn vàbiến dạng là thuận nghịch

2.1.2.2 Mô hình Cam - Clay

Mô hình này do Roscoe, Burland ở Đại học Cambridge (Anh) căn cứvào kết quả thí nghiệm 3 trục đất sét cố kết bình thường và đất sét cố kết quáyếu để thiết lập ra, năm 1958 các ông đưa ra khái niệm mặt biên giới trạngthái, đồng thời căn cứ vào nguyên tắc lưu biến và khái niệm dẻo của lý thuyếtdẻo, dùng phương pháp phối hợp đường cong giản đơn, đối với điều kiện đặcthù của nén 3 trục và biến dạng phẳng đã kiến nghị hàm số đơn giản tươngđương của định luật tính dẻo và tái bền Tức là quan hệ ứng suất - biến dạngđàn hồi dẻo của đất có thể dùng ma trận để biểu thị ở dạng:

(n  M )1

Trang 39

2.1.2.3 Một số mô hình khác

Khi q/p tương đối nhỏ, trị số biến dạng tính toán tiếp cận với giá trịthực đo; còn khi q/p tương đối lớn thì giá trị tính toán thường thiên lớn, sau

đó đã cải tiến và đề ra Mô hình Cam - Clay sửa đổi

Ngoài ra còn có các mô hình Lade - Duncan được thiết lập từ kết quảthí nghiệm nén 3 trục thật (1 ≠ 2 ≠ 3); mô hình Khosla - Wu thiết lập tínhtái bền đàn hồi dẻo từ kết qủa thí nghiệm 3 trục tĩnh và động (2 = 3)

Trang 40

nói rõ là, trong mô hình cơ bản về mối quan hệ ứng suất với biến dạng phảibao gồm cả thời gian Tính chất biến dạng có quan hệ với thời gian của đấtgọi là tính dẻo, lý thuyết đàn dẻo nhớt của đất thuộc phạm trù lưu biến học.

Hiện nay, quan hệ cơ bản đàn dẻo nhớt có: quan hệ đàn - nhớt, quan hệđàn - nhớt dẻo, quan hệ nhớt đàn - nhớt dẻo, quan hệ dàn - nhớt dẻo phi tuyến.Trong đó giả thiết nhớt đàn là tương đối đơn giản và tiếp cận với tình hìnhthực tế nên được ứng dụng tương đối nhiều trong công trình, dưới đây sẽ giớithiệu đơn giản quan hệ này

Biến dạng hố móng biến đổi theo thời gian chủ yếu là do xúc biến củađất, mô hình miêu tả tương đối đầy đủ hiện tượng này là mô hình Kelvin -Voigt, cũng còn gọi là mô hình dãn dài Mô hình này có thể thể hiện là: dướitác động của ứng suất biến dạng không phải lập tức có ngay trị số biến dạngđàn hồi mà là có hiện tượng của một quá trình tương đối chậm trễ, vật thể mà

nó đại diện gọi là thể trễ đàn Mô hình này dùng nguyên liệu lò xo và tínhnhớt, liên kết song song để tạo thành, hình 2.4

Hình 2.4: Mô hình và nguyên lí Kelvin - Voigt

a) Mô hình cơ học; b) Quan hệ ứng suất - thời gian;

c) Quan hệ biến dạng - thời gian

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	5,11 MB