Thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tổng thể hố đào sâu

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan về hố đào sâu và chuyển vị ngang tường vây, các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của độ cứng hệ chống tới chuyển vị ngang tường vây.. Chương 5:

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Bùi Trường Sơn

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Trần Tuấn Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày

13 tháng 7 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn thạc sĩ gồm:

1 GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GS TSKH Nguyễn Văn Thơ TS Lê Anh Tuấn

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: TRẦN THỊ NGOAN MSHV: 1670071

Ngày, tháng, năm sinh: 03/03/1993 Nơi sinh: Nam Định Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 02 11

I TÊN ĐỀ TÀI: Thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tổng thể hố đào sâu

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Chương 1: Tổng quan về hố đào sâu và chuyển vị ngang tường vây, các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của độ cứng hệ chống tới chuyển vị ngang tường vây Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích hố đào sâu bằng phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis

Chương 3: Tính toán ổn định chống trồi hố đào

Chương 4: Phân tích chuyển vị ngang tường vây ở một số dự án thực tế

Chương 5: Thiết lập công thức ước tính chuyển vị ngang tường vây theo độ cứng tổng thể và hệ số chống trồi hố đào

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/02/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/06/2018

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

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS TS Nguyễn Minh Tâm

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS Lê Anh Tuấn

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Thầy đã cho tôi những kiến thức bổ ích cả về lý thuyết lẫn thực tế trong quá trình học tập cao học, đồng thời mở ra những hướng đi trên con đường tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học Quá trình thực hiện đề cương và luận văn, thầy đã gợi mở để xây dựng ý tưởng của đề tài, trực tiếp hướng dẫn và cho tôi những đóng góp quý báu để đi đến hoàn thành luận văn

Tôi cũng 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 tôi từ suốt quá trình học Đại học cho đến chương trình Cao học

Đồng thời, cảm ơn các đồng nghiệp và Công ty Tập đoàn Xây dựng Hòa Bình đã hỗ trợ cũng như giúp tôi có một lượng hồ sơ, thông tin dự án để thực hiện luận văn Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện nhưng luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè

TP HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018

Tác giả luận văn

Trần Thị Ngoan

Trang 5

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Với một bài toán thiết kế biện pháp thi công hầm, đặc biệt là hầm sâu, giải pháp tối

ưu phải là một thiết kế vừa có chi phí thấp, phù hợp điều kiện thi công, đảm bảo an toàn ở mức cho phép và phải bắt kịp xu thế phát triển kỹ thuật chung toàn cầu Việc cân đối những yếu tố trên là một bài toán khó cho các kỹ sư Địa kỹ thuật Với yêu cầu đảm bảo an toàn của bài toán hố đào, chuyển vị ngang tường vây là một yếu tố quan trọng quyết định và cần phải được xem xét Giá trị chuyển vị ngang tường vây tất yếu hình thành thông qua việc bố trí biện pháp thi công tổng thể hố đào (như là tường chắn, hệ giằng ngang, trình tự đào đất,…), do đó có ảnh hưởng qua lại với chi phí biện pháp Luận văn này được thực hiện với mục đích thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và biện pháp thi công tổng thể nhằm giúp cho người kỹ sư có đánh giá sơ bộ và lựa chọn phương án thi công thích hợp Cách thức thực hiện là: (1) khảo sát tìm ra thông tin các yếu tố liên hệ với độ cứng tổng thể của hố đào; tiếp đó (2) phân tích chuyển vị ngang tường vây từ dữ liệu quan trắc thực tế của bảy dự án ở TP.HCM với điều kiện địa chất, quy mô công trình và biện pháp thi công khác nhau, tập hợp một bộ dữ liệu đủ lớn và chính xác cho việc thiết lập tương quan Qua phân tích, kết quả mối tương quan được xác lập là 3.385 0.0161 0.2039

104297 . FS

x

U  FS R  với Ux (mm) là chuyển vị ngang tường vây ước tính gần đúng (mm), R (kN3/m3) là độ cứng tổng thể quyết định bởi biện pháp thi công và FS là hệ số chống trồi hố đào được xác định theo công thức của Bjerrum & Eide (1956) Công thức này được dùng để dự báo trước chuyển vị ngang tường vây hoặc hợp lý hóa biện pháp thi công hố đào tương ứng với chuyển vị ngang khống chế ở mức an toàn cho phép, giúp tối ưu hóa biện pháp thi công

Trang 6

is the important factor to be considered The lateral displacement of retaining wall is caused by construction method designed for excavation (such as retaining wall, bracing support, the consequences for excavating, ) so there is the interaction between

it and the cost of construction methods This thesis is carried out to establish the correlations between the lateral displacement of retaining wall and the system stiffness

of excavation in order to make the preliminary remarks and give the construction methods appropriately The approach is as follow: (1) investigate to define some factors which contribute to the system stiffness of excavation model; then, (2) analysis the lateral displacement of retaining wall from observed data of seven projects in Ho Chi Minh City that include the various of geological conditions, dimension and construction methods to collect the good – enough data for taking the correlation The correlations established is 3.385 0.0161 0.2039

104297 . FS x

U  FS R  with Ux (mm) is the lateral displacement of retaining wall, R (kN3/m3) is system stiffness defined by construction methods and FS is the factor of safety against upheaval defined by the equation of Bjerrum & Eide (1956) This correlation is used for predicting maximum lateral displacement of retaining wall or for designing the support systems to meet allowable displacement to optimize the construction methods

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

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

Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện và chưa từng được công bố Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm với luận văn này

TP HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018

Tác giả luận văn

Trần Thị Ngoan

Trang 8

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU 3

1.2 TỔNG HỢP TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG CHẮN VÀ ĐỘ CỨNG TỔNG THỂ HỐ ĐÀO 10

1.3 NHẬN XÉT 26

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS 28

2.1 TÁC ĐỘNG CỦA SỰ THAY ĐỔI ỨNG SUẤT ĐẤT NỀN KHI ĐÀO ĐẤT 28 2.2 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN – PHẦN MỀM PLAXIS 29

2.3 NHẬN XÉT 35

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẨY TRỒI HỐ ĐÀO 36

3.1 PHƯƠNG PHÁP SỨC CHỊU TẢI (TERZAGHI) 36

3.2 PHƯƠNG PHÁP SỨC CHỊU TẢI ÂM (BJERRUM VÀ EIDE 1956) 38

3.3 PHƯƠNG PHÁP MẶT TRỤ TRÒN 39

3.4 SO SÁNH BA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ỔN ĐỊNH CHỐNG TRỒI HỐ ĐÀO 41

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ NGANG HỐ ĐÀO Ở MỘT SỐ DỰ ÁN 42

Trang 9

4.1 DỰ ÁN 1: OPAL TOWER 42

4.2 DỰ ÁN 2: VINHOMES GOLDEN RIVER 52

4.3 DỰ ÁN 3: CĂN HỘ & TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI PARK AVENUE 60

4.4 DỰ ÁN 4: CHUNG CƯ KẾT HỢP THƯƠNG MẠI BẾN VÂN ĐỒN 64

4.5 DỰ ÁN 5: LAKESIDE TOWER 70

4.6 DỰ ÁN 6: CĂN HỘ CAO CẤP MADISON 76

4.7 DỰ ÁN 7: CHUNG CƯ GOLDEN STAR 84

4.8 NHẬN XÉT 89

CHƯƠNG 5: THIẾT LẬP CÔNG THỨC ƯỚC TÍNH CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VÂY LỚN NHẤT THEO ĐỘ CỨNG TỔNG THỂ VÀ HỆ SỐ ĐẨY TRỒI HỐ ĐÀO 91

5.1 TÍNH TOÁN ĐỘ CỨNG TỔNG THỂ VÀ HỆ SỐ ĐẨY TRỒI HỐ ĐÀO 91

5.2 THIÊT LẬP TƯƠNG QUAN ƯỚC TÍNH CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO 105

5.3 NHẬN XÉT 109

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Tạo mái dốc thi công đào mở không dùng tường chắn 5

Hình 1.2: Thi công đào mở có dùng tường chắn 5

Hình 1.3: Thi công đào mở - hệ giằng 6

Hình 1.4: Thi công hầm dùng hệ neo đất 6

Hình 1.5: Thi công kiểu ốc đảo (đào mở - chống xiên) 7

Hình 1.6: Thi công top – down hoặc semi top – down 8

Hình 1.7: Kiểu biến dạng tường vây trong phân tích của Rowe (1952) 11

Hình 1.8: Hệ số giảm moment tường vây theo đề nghị của Rowe (1952) và CIRIA (1974) (Với M max được tính từ phương pháp cân bằng giới hạn ) 11

Hình 1.9: Tương quan giữa Hmax/H và hệ số an toàn chống đẩy trồi theo Mana và Clough (1981) 12

Hình 1.10: Phần trăm chuyển vị ngang tường vây/ chiều sâu đào đất theo độ cứng hệ thống (After Clough, et al 1989) 13

Hình 1.11: Các trường hợp hệ chắn được Addenbrooke phân tích 14

Hình 1.12: Kết quả phân tích các trường hợp tương ứng độ cứng hệ thống theo Clough và O’Rourke (hình trái) và theo Addenbrooke (hình phải) 15

Hình 1.13: Xác định chiều sâu ngàm tường vây trong đất 16

Hình 1.14: Biểu đồ quan hệ chuyển vị ngang tường vây tỉ đối (Hmax/H ) – hệ số độ cứng tổng thể 4 W / EI h   của R.Fernie & T.Sucking (năm 1996) 16

Hình 1.15: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 1 17

Hình 1.16: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 2a 18

Hình 1.17: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 2b 18

Hình 1.18: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 3 19

Trang 11

Hình 1.19: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo Clough &

O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 4 20

Hình 1.20: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tường vây (lnEI) – trường hợp nhóm 4 20

Hình 1.21: Các kí hiệu trong nghiên cứu của Moormann (2004) 21

Hình 1.22: Dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo chiều sâu hố đào của Moormann 21 Hình 1.23: Biểu đồ dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo độ cứng tổng thể của Moormann 22

Hình 1.24: 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 23

Hình 1.25: max /H thay đổi theo hệ số an toàn chống đẩy trồi FS 23

Hình 1.26: max /H theo độ cứng tổng thể và đường cong hệ số an toàn chống đẩy trồi (thiết lập bởi Clough & O’Rourke, 1990) 24

Hình 1.27: max /H theo độ cứng tổng thể được thiết lập bởi Fernie & Suckling (1996) – hình trái và của Ulrich (1989) – hình phải 24

Hình 1.28: Mặt bằng tường vây và hệ chống dự án Lim Tower (TP.HCM) 25

Hình 1.29: Mặt bằng vị trí gia cường cây chống góc lồi 25

Hình 2.1: Đường ứng suất của các phần tử đất gần hố đào 28

Hình 2.2: Hình dạng mặt dẻo tổng quát của mô hình Mohr-Coulomb trong không gian ứng suất chính 29

Hình 2.3: Lộ trình ứng suất trong mô hình Mohr-Coulomb và đất thực 31

Hình 2.4: Thông số modun biến dạng được xác định từ thí nghiệm ba trục 31

Hình 2.5: Quan hệ giữa biến dạng thể tích và biến dạng dọc trục từ thí nghiệm ba trục thoát nước 32

Hình 2.6: Hình dạng mặt dẻo tổng quát của mô hình Hardening Soil trong không gian ứng suất chính 32

Hình 2.7: Mô phỏng cách xác định (a) E 50 ref và m, (b) và (c) E oed ref 35

Hình 3.1: Phân tích đẩy trồi đáy hố đào theo phương pháp sức chịu tải của Terzaghi 36

Hình 3.2: Phân tích đẩy trồi hố đào theo phương pháp Terzaghi 37

Trang 12

Hình 3.3: Phân tích đẩy trồi hố đào theo phương pháp sức chịu tải âm 38

Hình 3.4: Hệ số sức chịu tải Skempton (Skempton, 1951) 39

Hình 3.5: Vị trí tâm cung tròn theo phương pháp mặt trụ tròn 39

Hình 3.6: Phân tích đẩy trồi hố đào theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 40

Hình 3.7: Tương quan giữa hệ số an toàn chống trồi và kích thước cung trượt theo ba phương pháp 41

Hình 4.1: Hình phối cảnh dự án 1 42

Hình 4.2: Mặt bằng cao độ đào đất dự án 1 43

Hình 4.3: Mặt cắt hố đào dự án 1 43

Hình 4.4: Mặt bằng lỗ mở hầm dự án 1 44

Hình 4.5: Mặt bằng bố trí hệ giằng H400 tại cao độ -11.5m dự án 1 44

Hình 4.6: Giá trị SPT theo độ sâu các hố khoan dự án 1 45

Hình 4.7: Kết quả thí nghiệm cắt cánh dự án 1 46

Hình 4.8: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án 1 49

Hình 4.9: Mô hình Plaxis dự án 1 50

Hình 4.10: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 1 51

Hình 4.13: Lỗ mở tầng hầm dự án 2 53

Hình 4.14: Kết quả thí nghiệm cắt cánh – dự án 2 (khu đất bùn) 54

Hình 4.15: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án 2 (khu đất bùn) 56

Hình 4.16: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án 2 (khu đất cát) 57

Hình 4.17: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 2 (khu đất bùn) 58

Hình 4.18: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 2 (khu đất cát) 59

Trang 13

Hình 4.21: Lỗ mở sàn hầm thi công dự án 3 61

Hình 4.26: Mặt bằng hệ giằng thép hình H350 tại cao độ -1.1m dự án 4 66

Hình 4.27: Mặt bằng hệ giằng thép hình H400 tại cao độ -4.1m và -5.7m dự án 4 66

Hình 4.32: Mặt bằng hệ giằng chống thép hình cao độ -0.7m dự án 5 71

Hình 4.35: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường cừ larsen dự án 5 74

Hình 4.39: Mặt bằng lỗ mở thi công đào đất dự án 6 78

Hình 4.46: Mặt cắt hố đào dự án 7 (mặt cắt 2-2) 85

Trang 14

Hình 4.47: Mặt bằng hệ giằng chống thép hình ở cao độ -0.8m và -3.55m dự án 7 85 Hình 4.48: Kết quả thí nghiệm cắt cánh dự án 7 87 Hình 4.49: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường cừ larsen dự án 7 88 Hình 4.50: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 7 89 Hình 5.1: Biểu đồ tương quan chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tổng thể R các

Trang 15

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Đánh giá các loại tường chắn (theo “Deep Excavation” – Chang Yu Ou) 9

Bảng 2-1: Thông số mô hình Mohr-Coulomb 30

Bảng 2-2: Thông số mô hình Hardening Soil 34

Bảng 4-1: Đặc trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 1 47

Bảng 4-2: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự án 1 51

Bảng 4-3: Đặc trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 2 (khu đất bùn) 54

Bảng 4-4: Đặc trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 2 (khu đất cát) 55

Bảng 4-5: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự án 2 (khu đất bùn) 58

Bảng 4-6: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự án 2 (khu đất cát) 59

Bảng 4-12: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình dự án 5 76

Bảng 4-16: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình dự án 7 89

Bảng 5-1: Bảng tổng hợp giá trị chuyển vị ngang theo thông số độ cứng tổng thể R và hệ số đẩy trồi các dự án 93

Trang 16

1

MỞ ĐẦU

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các giải pháp chống đỡ thi công hố đào sâu ngày càng trở nên đa dạng và đáp ứng các điều kiện khác nhau Một giải pháp gọi

là hợp lý nếu đáp ứng bốn yêu cầu sau:

Thứ nhất, giải pháp cần phải phù hợp với điều kiện công trình Công trình có thể nằm trong bãi đất trống – nơi có thể có không gian thi công rộng rãi hay trong khu vực nhà dân liền sát – mặt bằng thi công bị hạn chế,… Giải pháp thi công đưa ra phải là khả thi nhất

Thứ hai, phải đảm bảo yêu cầu về mặt an toàn với công trình lân cận Tức biến dạng nền đất và nhà xung quanh do thi công hầm phải nằm trong giá trị cho phép Yếu

tố này luôn luôn được xem xét đặc biệt khi quyết định biện pháp thi công 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

hố đào sâu đến công trình lân cận thông qua nó

Thứ ba, giải pháp phải bắt kịp xu thế phát triển công nghệ mới, thể hiện sự chuyên nghiệp của nhà thầu, đồng thời giảm tối đa nguồn lao động sức người cho các công tác nặng nhọc

Thứ tư, giải pháp phải tối ưu về mặt chi phí và tiến độ

Một bài toán hố đào sâu có thể có rất nhiều giải pháp chắn đỡ để thi công Để đưa

ra phương án hợp lý, cần phải xem xét các yếu tố trên, trong đó chuyển vị ngang tường vây là nhân tố đặc biệt quan trọng Việc tính toán từng giải pháp cho một bài toán để đưa ra các so sánh và lựa chọn sẽ làm tốn rất nhiều thời gian Yêu cầu đặt ra, cần có một phương thức dự đoán chuyển vị ngang tường vây hố đào theo bộ thông số gồm các nhân tố ảnh hưởng đến nó một cách tin cậy, để dễ dàng và nhanh chóng xem xét cho các trường hợp cụ thể

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Xem xét tác động của tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang tường vây

hố đào sâu

Thiết lập phương thức dự đoán chuyển vị ngang tường vây thông qua mối tương quan giữa nó và độ cứng tổng thể của hố đào dựa trên kết quả phân tích ngược các dự

án đã thi công

Trang 17

2

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Là tài liệu tham khảo để dự đoán trước chuyển vị ngang tường vây hoặc sơ bộ lựa chọn phương án thi công thích hợp cho một công trình hố đào sâu cụ thể

Là tài liệu tham khảo tính toán để đánh giá mức độ tác động do thi công hầm đến công trình lân cận

Là tài liệu tham khảo cho việc tính toán và mô hình hố đào sâu bằng phần mềm Plaxis trong thiết kế

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập các tài liệu nghiên cứu trước đây liên quan đến chuyển vị ngang tường vây và các nhân 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 và tác động lên công trình lân cận

Tiến hành phân tích ngược các công trình thực tế để đưa ra bộ thông số địa chất hợp lý cho nền địa chất tương ứng Từ đó tính toán & phân tích tác động của các yếu

tố và xác định thông số (hàm số) độ cứng tổng thể có tương quan với chuyển vị ngang tường vây Thiết lập công thức dự đoán chuyển vị ngang tường vây thông qua độ cứng tổng thể hố đào

Trang 18

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG

TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU

1.1 TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU

1.1.1 Hố đào sâu

Hầu như các ở các thành phố lớn, các khu đô thị trên thế giới, do nhu cầu cần tiết kiệm đất đai và do giá đất ngày càng cao, con người mà đặc biệt các kĩ sư xây dựng đã tìm cách cải tạo hoặc xây mới các đô thị của mình với chung ý tưởng là triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mực đích khác nhau

Cho đến ngày nay, rất nhiều lĩnh vực trong đời sống đã xây dựng và đi vào hoạt động trong không gian ngầm: các bãi giữ xe, tuyến metro, tầng hầm công trình cao tầng, các đập thủy lợi, bể nước ngầm, hầm xử lý nước thải, hồ bơi, Chiều sâu hầm từ vài mét đến hàng chục, hàng trăm mét Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị bằng cách đi sâu vào lòng đất là một trong những biện pháp giải tỏa sự đông đúc mật độ dân

cư của họ cùng với hai giải pháp khác là lên cao và lấn biển (theo Japan Construction Today, 1995) Ở Tokyo đã có quy định, khi xây nhà cao tầng phải có ít nhất 5 đến 8 tầng hầm Tại Matxcova năm 1983, gara gồm 7 tầng hầm có sức chứa 2000 ô tô con được xây dựng Một số ga tàu điện ngầm được xây dựng rất sâu dưới mặt đất, như ga Arsenalna ở thủ đô Kiev – Ukraina (sâu 105,5m); ga Admiralteyskaya ở thành phố Saint Petersburg – Nga (sâu 86m); ga Park Pobedy ở thủ đô Matxcova – Nga (sâu 84m); ga Pyongyang – Triều Tiên (sâu 110m)

Tại Việt Nam, rất nhiều công trình ngầm đã thi công và việc xây dựng công trình dưới lòng đất ngày càng trở nên phổ biến Phải kể đến như dự án Harbour View Tower (TP.HCM) với 2 tầng hầm sâu đến 10m Dự án Sài Gòn Centre giai đoạn 2&3 có 6 tầng hầm với chiều sâu đào sâu nhất 28m, là dự án có chiều sâu đào đất sâu nhất tại Việt Nam tính đến thời điểm hiện tại Các dự án khác: Ngôi nhà Đức (TP.HCM) với 4 tầng hầm; Căn hộ Madison với 3 tầng hầm và chiều sâu đào đất 20m; Viettinbank Tower (Hà Nội) với 2 tầng hầm, Tuyến metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên đang thi công gồm 3 nhà ga ngầm có 4 tầng hầm với độ sâu 30m trong lòng đất hứa hẹn cũng là một dự án hầm sâu quan trọng ở Việt Nam

Công trình hố đào sâu có nhiều đặc điểm, khái quát như sau:

- Là loại công việc tạm thời, có liên quan đến tính địa phương, điều kiện địa chất

- Xu thế phát triển theo hướng tăng độ sâu, diện tích, cải tiến về biện pháp thi công, đòi hỏi nhà thầu có năng lực và chuyên sâu về kỹ thuật

Trang 19

4

- Tiềm ẩn nhiều rủi ro khi thi công

1.1.2 Các biện pháp thi công hố đào sâu

Thiết kế biện pháp thi công hố đào bao gồm các công tác: thi công tường chắn đất, đào đất, bố trí hệ thanh chống ngang và biện pháp tháo dỡ, thi công sàn hầm,…Cùng với sự đa dạng các loại hình tường chắn đất, loại hệ chống đỡ ngang và sự tiến bộ trong nghiên cứu địa kỹ thuật, hiện nay có rất nhiều biện pháp thi công hố đào sâu cho các dạng công trình khác nhau Sự phù hợp về biện pháp thi công với một công trình

hố đào sâu thông qua các yếu tố sau:

- Kích thước ba chiều hố đào

- Hiện trạng xung quanh công trình: giáp công trình giao thông, công cộng, khu vực đất trống hay cư dân sinh sống…

- Điều kiện địa chất, thủy văn

- Yếu tố địa phương: vật liệu và phương tiện cho thi công, yêu cầu về môi trường, văn hóa và tín ngưỡng

- Cấp độ công trình và ngân sách cho dự án

Dưới đây là một số biện pháp thi công hố đào sâu tương ứng với loại hình hệ chống

đỡ phổ biến:

1.1.2.1 Thi công đào mở

Gồm hai loại: thi công không dùng tường chắn và thi công có dùng tường chắn nhưng không có giằng chống ngang

Với thi công không dùng tường chắn, hố đào được tạo mái dốc (taluy) thích hợp với từng loại đất Phương pháp này thích hợp với dự án hầm có chiều sâu đào đất nhỏ

và phải có không gian để đào đất taluy

Trang 20

5

Hình 1.1: Tạo mái dốc thi công đào mở không dùng tường chắn

Với thi công có tường chắn, tường sẽ làm việc dạng consol và không cần tạo mái dốc cho đất Phương pháp thi công này thích hợp cho hố đào có chiều sâu đào đất nhỏ

và không có không gian trống để đào đất taluy

Hình 1.2: Thi công đào mở có dùng tường chắn

1.1.2.2 Phương pháp đào mở - có giằng chống ngang

Hệ chống ngang liên kết vào tường chắn có tác dụng chống giữ áp lực ngang đất sau lưng tường trong giai đoạn thi công đào đất Hệ chống ngang thường là thép hình được bố trí với khoảng cách phù hợp theo hai phương (đứng và ngang) đảm bảo cả tính toán và điều kiện thi công Ngoài ra còn có các cây chống đứng (kingpost) giữ ổn định hệ giằng chống theo phương đứng khi chiều dài nhịp hệ giằng lớn

Trang 21

6

Hình 1.3: Thi công đào mở - hệ giằng

1.1.2.3 Phương pháp tường vây kết hợp neo đất

Phương pháp này tương tự như đào mở - giằng chống ngang, tuy nhiên hệ giữ áp lực đất là các đầu neo được bơm phụt vữa bám chặt trong đất sau lưng tường chắn Nếu như hệ giằng ngang theo phương pháp ở 1.1.2.2 chịu lực nén là chủ yếu thì neo đất ở phương pháp này lại chịu lực kéo để giữ ổn định tường

Hình 1.4: Thi công hầm dùng hệ neo đất

Khả năng chịu lực của đầu neo phụ thuộc vào điều kiện địa chất Nếu đất có cường

độ lớn thì khả năng chịu kéo của đầu neo càng tốt, và ngược lại Tuy nhiên trong điều kiện nền đất có hệ số thấm lớn, mực nước ngầm cao thì thi công neo không thuận lợi

do áp lực nước lớn bên ngoài đẩy thẳng vào trong lỗ ống neo

Trang 22

7

Phương pháp này có ưu điểm làm thông thoáng hố đào nên thuận tiện cho thi công, đặc biệt với các dự án có diện tích lớn, rút ngắn tiến độ

Tuy nhiên, lưu ý:

- Phương pháp này không khả thi trong điều kiện đất yếu

- Khi thi công hố đào trên 10m dưới mực nước ngầm trong nền đất có hệ số thấm cao, vấn đề thi công neo phải thật thận trọng

- Có thể xảy ra vấn đề lún nền đất khi chất lượng neo không đảm bảo

1.1.2.4 Phương pháp thi công “đảo” (hoặc gọi là đào mở - chống xiên)

Phương pháp này vẫn sử dụng tường chắn đất quanh hố đào Ban đầu, đào đất phần giữa hố đào rồi thi công kết cấu cho khu vực đó Đồng thời, phần đất khu vực biên hố đào được giữ lại với mái dốc hợp lý và đủ để chống giữ lại áp lực chủ động sau lưng tường Tiếp đến, lắp đặt hệ chống từ tường chắn chống vào phần kết cấu đã thi công tạo hệ chống giữ áp lực đất khi đào đất toàn bộ phần biên hố đào Sau đó, biện pháp thi công như ở phương pháp đào mở - hệ giằng ngang

Hình 1.5: Thi công kiểu ốc đảo (đào mở - chống xiên)

Phương pháp này thích hợp thi công những hố đào rộng lớn, khi mà việc bố trí hệ giằng ngang sẽ giảm khả năng chịu áp lực đất do chiều dài giằng quá lớn Phương pháp này cũng tiết kiệm một lượng lớn hệ giằng chống

Tuy nhiên do sử dụng mái đất trong hố đào làm hệ chắn giữ áp lực sau tường nhưng khả năng chống giữ của chúng không còn được như trạng thái nguyên thủy nên chuyển vị tường chắn cũng như biến dạng nền đất lớn Cần cân nhắc vấn đề này trước khi ra quyết định, đặc biệt với địa chất đất sét mềm, yếu

Trang 23

8

1.1.2.5 Thi công từ trên xuống (Top – down hoặc semi top – down)

Tất cả các phương pháp kể trên đều có một trình tự chung: thi công đào đất, lắp giằng cho đến khi đào đất xuống đáy móng thiết kế; sau đó từng sàn hầm được thi công, song song theo các hệ giằng được tháo tuần tự từ dưới lên trên cho đến khi thi công xong sàn trệt Cách thi công này được gọi chung là thi công từ dưới lên (phương pháp bottom – up)

Trái ngược phương pháp bottom – up, phương pháp top – down thi công từng sàn hầm ngay sau khi đào đất tới cao độ đáy sàn đó Kết cấu sàn hầm sau đó được xem là

hệ chống ngang, thay thế hệ chống tạm như các phương pháp kể trên Theo cách thi công này, việc thi công hầm kết thúc sau khi hoàn thành đào đất, nếu không kể công tác vá lỗ mở đào đất

Hình 1.6: Thi công top – down hoặc semi top – down

Sàn hầm trong phương pháp top – down có độ cứng lớn hơn nhiều so với hệ chống thép hình ở các phương pháp bottom – up Ngoài ra, trong quá trình thi công đi xuống,

hệ kết cấu bên trên có thể thi công đồng thời, nhưng tải trọng truyền vào cột sẽ lớn và phải có thiết kế móng hợp lý Trong trường hợp chỉ thi công từ trên xuống với phần hầm, còn kết cấu bên trên được thi công sau khi phần hầm kết thúc gọi là semi top – down

Ưu điểm của phương pháp:

- Rút ngắn tiến độ trong trường hợp thi công đồng thời hầm và kết cấu thân (top – down)

- Có không gian vận hành sau khi thi công các sàn hầm

- Hệ số an toàn lớn do hệ kết cấu sàn có độ cứng lớn

Trang 24

9

Nhược điểm của phương pháp:

- Chi phí cao do phải thi công hệ cột kingpost giữ trọng lượng sàn bên trên

- Khoảng thời gian thi công sàn hầm kéo dài sẽ gây biến dạng lớn hố đào do

ảnh hưởng của từ biến, đặc biệt trong đất yếu

- Chất lượng thi công có thể bị ảnh hưởng do thi công sàn hầm trên nền đất

Tuy nhiên, các nhược điểm này đang dần được khắc phục bằng việc cải tiến kỹ

thuật thi công cùng với tối ưu tính toán thiết kế

1.1.3 Các loại tường chắn đất

Các loại tường chắn dùng hiện nay:

- Tường barret (diaphragm wall)

- Cọc khoan nhồi (concrete pile)

Do khác nhau về độ cứng chống uốn, về điều kiện thi công nên các loại tường chắn

trên thích hợp với từng loại công trình nhất định, đánh giá sơ bộ như bảng sau:

Bảng 1-1: Đánh giá các loại tường chắn (theo “Deep Excavation” – Chang Yu Ou)

Trang 25

10

1.1.4 Các loại hệ chống

Như đã đề cập ở mục 1.1.2, thông thường có các loại hệ chống áp lực đất phương ngang như sau:

- Hệ chống thép hình: áp dụng cho thi công bottom – up

- Neo đất: áp dụng cho thi công bottom – up

- Sàn bê tông cốt thép: áp dụng cho thi công top – down hoặc semi top – down

- Mái đất trong hố đào: áp dụng trong trường hợp thi công đào taluy giằng và thi công kiểu “ốc đảo”

1.2 TỔNG HỢP TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG CHẮN VÀ ĐỘ CỨNG TỔNG THỂ HỐ ĐÀO

1.2.1 Nghiên cứu của Rowe (Anchor sheet – pile walls, 1952)

Năm 1952, nghiên cứu của Rowe đã chỉ ra ảnh hưởng của độ cứng kết cấu chắn đất đến biến dạng

Ông chứng minh rằng, với hai mô hình có cùng thông số hình học và cùng biến

Trang 26

11

Như vậy, với hố đào có cùng thông số H4

EI

  thì sẽ có cùng giá trị chuyển vị ngang tường vây

Hình 1.7: Kiểu biến dạng tường vây trong phân tích của Rowe (1952)

Rowe cũng đã thực hiện thí nghiệm hố đào trong loại đất cát từ rời đến chặt và chỉ

ra ảnh hưởng của thông số độ cứng chống uốn tường vây đến hệ số giảm moment tường M/MLE (với M là moment uốn tường lớn nhất đo được; MLE là moment uốn

tường lớn nhất tính theo phương pháp cân bằng giới hạn) Kết quả thể hiện theo Hình

1.8, với thông số độ cứng tổng thể

4

H EI

  (m4/kN/m2)

Theo Hình 1.8, với hố đào sử dụng tường vây có thông sốcàng lớn, tức tường vây càng mềm thì giá trị moment uốn của tường thực tế càng nhỏ Hoặc so sánh hai hố đào sử dụng cùng loại tường vây nhưng khác chiều dài, hố đào nào có chiều dài tường vây lớn hơn thì tường vây sẽ có giá trị moment uốn nhỏ hơn

Hình 1.8: Hệ số giảm moment tường vây theo đề nghị của Rowe (1952)

Trang 27

Từ nghiên cứu đó, các tác giả kết luận:

- Việc gia tăng độ cứng chống uốn của tường vây hoặc giảm khoảng cách các

hệ chống sẽ làm giảm biến dạng, điều này thấy rõ khi hệ số an toàn thấp

- Gia tăng độ cứng thanh chống cũng làm giảm chuyển vị, mặc dù nó giảm hầu như không đáng kể khi độ cứng đã tăng rất cao

- Chuyển vị hố đào gia tăng khi bề rộng hố đào và độ sâu từ đáy đào đến mặt lớp đất cứng tăng lên

- Sử dụng tải kích trước cho hệ giằng giúp giảm chuyển vị tường vây, mặc dù

nó cũng không giảm đáng kể khi tải kích đạt mức quá cao

- Chuyển vị còn chịu ảnh hưởng của module đàn hồi của đất, module đàn hồi đất càng lớn thì chuyển vị càng nhỏ

Hình 1.9 thể hiện đường cong quan hệ giữa chuyển vị ngang tỉ đối (Hmax/H ) và

hệ số an toàn chống bùng nền trong nghiên cứu của Mana & Clough cho một trường hợp hố đào cụ thể

Hình 1.9: Tương quan giữa Hmax/H và hệ số an toàn chống đẩy trồi

theo Mana và Clough (1981)

Trang 28

Trong đó EI là độ cứng chống uốn tính trên 1m tới của tường vây, γw là dung trọng

của nước và h là khoảng cách trung bình giữa các lớp hệ chống ngang

Hệ số an toàn FOS xác định theo Terzaghi (1943), nó được sử dụng trong phương pháp này như là một tham số Độ cứng tổng thể của hệ chống η được xác định như một hàm theo các biến: độ cứng chống uốn của tường vây, khoảng cách hệ chống theo phương đứng trung bình và trọng lượng riêng của nước – thông số chuẩn

Hình 1.10 thể hiện tương quan giữa hm với độ cứng tổng thể theo các giá trị FOS thay đổi khác nhau Họ các đường cong trong hình dựa trên điều kiện trung bình, trình

độ tay nghề nhân công tốt và giả định chuyển vị giai đoạn consol của tường vây chỉ đóng một phần nhỏ trong tổng biến dạng

Hình 1.10: Phần trăm chuyển vị ngang tường vây/ chiều sâu đào đất

theo độ cứng hệ thống (After Clough, et al 1989)

Trang 29

Hình 1.11: Các trường hợp hệ chắn được Addenbrooke phân tích

Các trường hợp trên khác nhau về độ cứng tường vây và khoảng cách giữa các hệ giằng chống Dữ liệu độ cứng hệ thống được tính theo Clough và O’Rourke ( 4

w

/

EI  h )

Trang 30

15

và Addenbrooke ( 5

log(h /EI)) Theo đó trường hợp 1, 4, 7, 8, 9 có gần bằng độ cứng

hệ thống tính theo Addenbrooke nhưng khác nhau rõ rệt khi tính theo Clough và O’Rourke (khác nhau lên tới 5 lần)

Kết quả phân tích chuyển vị và độ cứng hệ thống theo hai phương pháp thể hiện như hình dưới

Hình 1.12: Kết quả phân tích các trường hợp tương ứng độ cứng hệ thống theo

Clough và O’Rourke (hình trái) và theo Addenbrooke (hình phải)

Với kết quả chuyển vị ngang tường vây các trường hợp 1, 4, 7, 8, 9 gần tương đương nhau và đồ thị tương quan ít bị phân tán hơn thì thông số độ cứng hệ thống

5

log(h /EI) dùng để dự đoán chuyển vị ngang tường vây là phù hợp

1.2.5 Nghiên cứu của R.Fernie & T.Sucking (Simplified approach for estimating lateral movement of embedded walls in UK ground, 1996)

Các tác giả tổng hợp dữ liệu chuyển vị ngang tường vây của hơn 60 dự án trên thế giới và tại nhiều khu vực ở nước Anh, được thi công với hố đào dạng consol, dạng một

hệ giằng chống hay nhiều hệ giằng chống Từ phân tích dữ liệu, các tác giả đưa ra phương pháp đơn giản để ước tính chuyển vị ngang tường vây tại Anh – nơi mà hầu như có thông số địa chất khá tốt, hệ số an toàn chống đẩy trồi lớn (FS>3)

Dữ liệu các hố đào thuộc nước Anh được tác giả thể hiện lên biểu đồ tương quan chuyển vị ngang tường vây tỉ đối (Hmax/H ) và hệ số độ cứng tổng thể 4

W

/

EI h

(được nghiên cứu bởi Clough & O’Rourke, 1990) như Hình 1.14 Trong đó, thông số

h (khoảng cách giữa các hệ chống) được các tác giả xác định lại như sau:

- Với hố đào consol: h=chiều sâu hố đào + chiều sâu tường vây ngàm trong đất

- Với hố đào có 1 tầng chống: h=max(chiều sâu hố đào dưới tầng chống + chiều sâu tường vây ngàm trong đất; chiều sâu hố đào trên tầng chống)

Trang 31

16

- Với hố đào có nhiều tầng chống: khoảng cách trung bình giữa các tầng chống hoặc khoảng cách lớn nhất giữa hai tầng chống (nếu chúng chênh lệch đáng kể)

Chiều sâu tường vây ngàm trong đất được xác định như Hình 1.13 bên dưới

Hình 1.13: Xác định chiều sâu ngàm tường vây trong đất

Theo biểu đồ Hình 1.14, ngoại trừ điểm số 1 (hố đào sử dụng neo đất), các điểm

tương ứng địa chất đất tốt đều cho giá trị chuyển vị ngang tường vây từ 0.15%H đến 0.3%H và hệ số an toàn chống đẩy trồi FS>3

Hình 1.14: Biểu đồ quan hệ chuyển vị ngang tường vây tỉ đối (Hmax/H ) – hệ

W

/

EI h

1.2.6 Nghiên cứu của Michael Long (Database for retaining wall and ground movements due to deep excavations, 2001)

Năm 2001, Long đã phân tích 296 trường hợp trong lịch sử Ông phân chia dữ liệu nghiên cứu theo 5 nhóm và vẽ các dữ liệu hm/H trên biểu đồ tương quan với độ cứng

Trang 32

17

tổng thể xác định theo Clough & O’Rourke (1990), Addenbrooke (1994) và một số nghiên cứu trước

Năm nhóm được ông chia như sau (với các thông số được nhắc đến: H là chiều sâu

hố đào, h là bề dày lớp đất yếu trên mặt, FOS là hệ số an toàn chống đẩy trồi):

- Nhóm 1 (h<0.6H, FOS lớn): giá trị chuyển vị ngang lớn nhất trung bình hm

cho 3 loại hố đào thi công bằng hệ chống thép hình, neo và thi công top – down tương ứng là 0.17%H, 0.19%H và 0.16%H

Biểu đồ tương quan hm/H với độ cứng tổng thể xác định theo Clough &

O’Rourke (1990) (Hình 1.15) và theo Addenbrooke (1994) cho cùng một xu

hướng

Theo Hình 1.15, dữ liệu phân bố rải rác và hầu như không có sự phân biệt

về biện pháp thi công bằng hệ chống thép hình, neo hay thi công top – down Đồng thời, so sánh với đường quan hệ theo Clough & O’Rourke (1990) khi FOS>3, nhận thấy dữ liệu của tác giả Long có xu hướng nhỏ hơn Nguyên nhân được tác giả giải thích, có thể do địa chất các dữ liệu dự án ông đang phân tích tốt hơn so với dữ liệu theo Clough & O’Rourke (1990)

Hình 1.15: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thể tính theo

Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 1

- Nhóm 2a (h>0.6H, FOS lớn, đáy hố đào nằm trong đất tốt): dữ liệu cho thấy

hm~0.21%H Các dữ liệu được vẽ trên Hình 1.16 Với trường hợp này, kết

quả cho gần giống dự đoán theo biểu đồ của Clough & O’Rourke (1990)

Trang 33

18

Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 2a

- Nhóm 2b (h>0.6H, FOS lớn, đáy hố đào nằm trong đất yếu): dữ liệu chuyển

vị trường hợp này có xu hướng lớn hơn dự đoán theo biểu đồ của Clough &

O’Rourke (1990), như thể hiện trên Hình 1.17

Clough & O’Rourke (1990) – trường hợp nhóm 2b

Trang 34

19

- Nhóm 3 (h>0.6H, FOS thấp): chuyển vị ngang tường vây đạt giá trị lớn, có thể lên đến 0.32%H

Tập hợp dữ liệu được thể hiện trên biểu đồ Hình 1.18 Trong đó các đường

cong tương ứng FOS từ 0.9 – 2 được lấy từ nghiên cứu của Clough & O’Rourke (1990) (FOS tính theo Terzaghi) Dễ dàng nhận thấy, dữ liệu của tác giả Long bị phân tán và không tuân theo quy luật đường cong của Clough & O’Rourke Tuy nhiên lưu ý, cách xác định FOS trong dữ liệu của Long khác so với Clough & O’Rourke

- Nhóm 4 (tường vây consol): trường hợp này cho kết quả chuyển vị ngang tường vây lớn nhất, trung bình lên đến 0.36%H

Tác giả biểu diễn dữ liệu chuyển vị ngang tường vây các dự án trên biểu đồ

theo độ cứng tổng thể của Clough & O’Rourke (1990) như Hình 1.19 và theo độ cứng tường vây lnEI như Hình 1.20

Theo hai biểu đồ này, khi độ cứng tổng thể 4

w

/

EI  s lớn hơn giá trị 1 (tương đương cừ larsen) hoặc độ cứng tường vây lnEI lớn hơn giá trị 11, chuyển vị tường vây giai đoạn đào consol hầu như không phụ thuộc vào độ cứng tổng thể Khi đó giải pháp dùng hệ tường vây cứng không đem lại hiệu quả kinh

tế

Trang 35

20

Hình 1.20: Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tường vây (lnEI) –

trường hợp nhóm 4

1.2.7 Nghiên cứu của Moormann (Analysis of wall and ground movements due

to deep excavations in soft soil based on a new worldwide database, 2004)

Năm 2004, Moormann đã thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm rộng rãi cho 530 trường hợp lịch sử của tường vây và chuyển vị đất nền do đào đất trong đất mềm (cu<75 kPa)

Trang 36

21

Ông kết luận rằng chuyển vị ngang tường lớn nhất hm nằm giữa 0.5%H và 1%H,

trung bình 0.87%H (Hình 1.21 và Hình 1.22) Vị trí chuyển vị ngang lớn nhất ở 0.5H

đến 1H bên dưới mặt đất Độ lún nền đất lớn nhất sau tường vây vm nằm ở mức 0.1%H đến 10%H, trung bình 1.1%H Độ lún lớn nhất này xảy ra ở vị trí cách tường vây nhỏ hơn 0.5%H, nhưng trong trường hợp đất sét mềm thì khoảng cách này có thể lên tới 2H Tỷ số vm/hm nằm từ 0.5 đến 1 Điều kiện đất nền và chiều sâu đào H là những thông số ảnh hưởng đến biến dạng do đào đất Chuyển vị tường vây và nền đất

dường như không phụ thuộc vào độ cứng của hệ chống Hình 1.23 thể hiện độ chuyển

dịch ngang theo độ cứng của hệ kết cấu Kết quả được so sánh với dự đoán theo Clough (1990) Quan sát thấy có mức độ phân tán lớn Hệ số an toàn tính toán FS=1

có thể tương ứng với tỉ số hm/H<0.1%, trong khi theo Clough là 1% cho hệ chống có

độ cứng lớn nhất

Hình 1.21: Các kí hiệu trong nghiên cứu của Moormann (2004)

Hình 1.22: Dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo chiều sâu hố đào của Moormann

Trang 37

22

Hình 1.23: Biểu đồ dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo độ cứng tổng thể của Moormann

1.2.8 Nghiên cứu của Nguyễn Kiệt Hưng và N Phienwej (Practice and Experience in Deep Excavations in Soft Soil of Ho Chi Minh City, Vietnam, 2015)

Trong nghiên cứu 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) với các loại hình hệ chống khác nhau 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 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 Hình bên dưới thể hiện mối quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất max và chiều sâu

hố đào H ứng với các loại hệ chắn đất cho 17 trường hợp hố đào tại TP HCM và so sánh với kết quả nghiên cứu từ Long (2001) 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 vây, độ cứng hệ chống đỡ và

phương pháp đào đất Kết quả được thể hiện như Hình 1.24

Trang 38

23

Hình 1.24: 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

Các tác giả cũng thiết lập biểu đồ quan hệ giữa max/H và hệ số an toàn chống đẩy

trồi FS (xác định theo Terzaghi, 1943) như Hình 1.25 và biểu diễn trên đồ thị thiết lập bởi Clough & O’Rourke (1990) như Hình 1.26 Ông thấy rằng: tỉ số max /H không phụ

thuộc vào hệ số an toàn chống đẩy trồi FS trong trường hợp tường vây hố đào sử dụng tường barret Đồng thời các trường hợp ghi nhận hố đào mất ổn định (trường hợp E, G,

I, J, P, Q) đều nằm trong vùng giới hạn có FS<1 Hầu hết trong đó sử dụng cừ larsen hoặc cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ (trường hợp E, I, J, G) và chỉ duy nhất trường hợp P

sử dụng tường barret có ghi nhận bị phá hoại ổn định

Hình 1.25: max /H thay đổi theo hệ số an toàn chống đẩy trồi FS

Trang 39

24

Hình 1.26: max /H theo độ cứng tổng thể và đường cong hệ số an toàn chống đẩy trồi

(thiết lập bởi Clough & O’Rourke, 1990)

Tương quan giữa max/H và độ cứng tổng thể cũng được biểu diễn trên biểu đồ thiết

lập bởi nghiên cứu của Fernie & Suckling (1996) và của Ulrich (1989) như Hình 1.27

Tuy nhiên, kết quả biểu đồ bị phân tán, không thể hiện được mối quan hệ giữa độ cứng tổng thể hố đào và chuyển vị ngang tường vây

Hình 1.27: max /H theo độ cứng tổng thể được thiết lập bởi Fernie & Suckling (1996)

– hình trái và của Ulrich (1989) – hình phải

1.2.9 Nghiên cứu của Lê Trọng Nghĩa & Huỳnh Thế Vĩ: (Ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vị tường vây trong thi công hố đào sâu, 2013)

Các tác giả tập trung phân tích dự án cụ thể: Cao ốc văn phòng “Lim Tower” tại thành phố Hồ Chí Minh, công trình với 2 tầng hầm có chiều sâu đào đất -13.35m đại trà và -14.85m tại hố pít Tầng hầm được thi công theo phương án bottom – up, tường

Trang 40

25

vây barret D800, sử dụng 3 tầng thanh chống chính và tầng chống thứ 4 cục bộ khu

vực hố pít thang máy có chiều sâu đào đất lớn hơn như Hình 1.28

Hình 1.28: Mặt bằng tường vây và hệ chống dự án Lim Tower (TP.HCM)

Kết quả quan trắc thực tế, điểm quan trắc IN02 có giá trị chuyển vị ngang tường vây lớn nhất 56.69mm, vượt mức giá trị giới hạn H/200 (với H=10.15m tại vị trí đo) Bằng mô hình Plaxis 3D Foundation và dữ liệu quan trắc thực tế (các ống đo IN01, IN02, IN03 như hình trên), tác giả tiến hành phân tích ngược để đưa ra bộ thông số mô hình Plaxis hợp lý và đánh giá ảnh hưởng của hệ thanh chống đến kết quả chuyển vị ngang tường vây Đồng thời, tác giả cũng đưa ra một số phương án hệ giằng đề xuất để giảm chuyển vị tường vây, đảm bảo giá trị cho phép Cụ thể:

- Phương án 1: tăng cường thêm cây chống vị trí góc lồi (Hình 1.29) và điều

chỉnh cao độ hệ giằng, cao độ các đợt đào đất Với phương án này, giá trị chuyển vị tường vây giảm đáng kể, tuy nhiên lực dọc trong các thanh giằng tăng lên nhiều

Hình 1.29: Mặt bằng vị trí gia cường cây chống góc lồi

Tiêu đề	Thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tổng thể hố đào sâu
Tác giả	Trần Thị Ngoan
Người hướng dẫn	PGS. TS Nguyễn Minh Tâm
Trường học	Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
Chuyên ngành	Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2018
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	9,03 MB