Phân tích ảnh hưởng của chiều dài tường vây trong cát đến chuyển vị tường vây và ổn định hố đào chung cư nguyễn kim, phường 7, quận 10 thành phố hồ chí minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.57 MB, 123 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
-----------------------------------------------
NGUYỄN MINH VIỆT
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI TƯỜNG VÂY
TRONG CÁT ĐẾN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY VÀ ỔN ĐỊNH
HỐ ĐÀO CHUNG CƯ NGUYỄN KIM,
PHƯỜNG 7, QUẬN 10, TP.HCM
Chun ngành
: Xây dựng Cơng trình dân dụng và Công nghiệp
Mã số chuyên ngành
: 60 58 02 08
Tai Lieu Chat Luong
LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. TRẦN TUẤN ANH
TP. Hồ Chí Minh, Năm 2017
Ý KIẾN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Học viên Nguyễn Minh Việt đã có cố gắng và hồn thành bài luận văn “Phân tích
ảnh hưởng của chiều dài tường vây trong cát đến chuyển vị tường vây và ổn
định hố đào Chung cư Nguyễn Kim, Phường 7, Quận 10, Tp.HCM”. Luận văn
đạt yêu cầu, kính đề nghị khoa sau đại học tổ chức cho học viên Nguyễn Minh Việt
được bảo vệ luận văn trước hội đồng chấm luận văn.
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 04, năm 2017
Ký tên
TS. Trần Tuấn Anh
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan rằng luận văn này “Phân tích ảnh hưởng của chiều dài tường vây
trong cát đến chuyển vị tường vây và ổn định hố đào Chung cư Nguyễn Kim,
Phường 7, Quận 10, Tp.HCM” là bài nghiên cứu của chính tơi.
Ngồi trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tơi cam đoan
rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn này chưa từng được công bố hoặc
được sử dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khác.
Khơng có sản phẩm/ nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận văn
này mà khơng được trích dẫn theo đúng quy định.
Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các trường đại
học hoặc cơ sở đào tạo khác.
TP. Hồ Chí Minh, 2017
Nguyễn Minh Việt
i
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy
TS. Trần Tuấn Anh; Thầy đã trực tiếp hướng dẫn tơi trong q trình học tập và
làm luận văn. Thầy đã cho tôi những lời khuyên, sự định hướng trong quá trình
nghiên cứu, thực hiện luận văn này. Chính sự tận tâm của Thầy đã tạo thêm nhiều
động lực để tác giả hồn thành luận văn.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong khoa Xây dựng và Điện
trường Đại Học Mở Tp. Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức
q báu trong suốt q trình học tập.
Tơi cũng gửi lời cám ơn đến các anh, chị, em trong phòng kỹ thuật Cơng ty
Hịa Bình, đặc biệt là anh Huỳnh Quốc Vũ đã tạo thuận lợi cho tôi về thời gian cũng
như sắp xếp công việc hợp lý để tôi có điều kiện hồn thành luận văn này.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn
bè đã ln động viên, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện giúp tơi hồn thành luận
văn. Một lần nữa xin gửi đến quý Thầy Cô, Gia đình và bạn bè lịng biết ơn sâu
sắc.
Tp. Hồ Chí Minh, năm 2017
NGUYỄN MINH VIỆT
ii
TĨM TẮT
Trên con đường cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, cùng với q trình
đơ thị hóa dẫn đến nhà cao tầng ngày càng được xây dựng nhiều hơn. Hơn thế nữa ở
các thành phố lớn (như Hà Nội, Tp. HCM,…) nhu cầu bãi đổ xe ngày càng trở nên
cấp bách. Vì vậy nhu cầu xây dựng tầng hầm là nhu cấp cấp thiết. Trong quá trình
thiết kế tầng hầm, việc lựa chọn kích thước và chiều dài tường vây là hết sức quan
trọng. Đặc biệt khi tường vây nằm trong đất cát khơng chắn được dịng chảy hồn
tồn thì việc cân nhắc chiều dài tường vây là vấn đề rất quan trọng để khơng những
đảm bảo an tồn mà còn phải tiết kiệm cho Chủ đầu tư.
Tuy nhiên trong thực tế tính tốn, các nhà thiết kế thường chỉ quan tâm đến
nội lực tường vây và hệ chống mà ít quan tâm sâu sắc đến hệ số an toàn ổn định
tổng thể cũng như hệ số ổn định đáy hố đào. Do vậy Luận văn này đi giải quyết một
bài tốn tổng thể là: “ Phân tích ảnh hưởng của chiều dài tường vây trong cát
đến chuyển vị tường vây và ổn định hố đào Chung cư Nguyễn Kim, Phường 7,
Quận 10, Tp.HCM ”. Từ đó giúp cho các Chủ đầu tư, đơn vị Thiết kế cũng như
Nhà thầu thi cơng có thêm tài liệu tham khảo khi thiết kế hay lựa chọn chiều dài
tường vây.
Dự án Chung Cư Nguyễn Kim tọa lạc tại Phường 7, Quận 10, Tp.HCM do
Tổng Cơng Ty Địa Ốc Sài Gịn – Tnhh Một Thành Viên làm Chủ đầu tư. Dự án có
diện tích xây dựng tầng hầm 4200m2, gồm 2 tầng hầm, tường vây bê tông cốt thép
dày 0.6m. Biện pháp thi cơng đào mở với 2 lớp hệ chống thép hình: lớp 1- H350,
lớp 2- 2H400 với chiều sâu đào đại trà -9.9m và sâu nhất ở đáy bể ngầm là -11.45m
từ mặt đất tự nhiên.
Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng thông qua phần mềm Plaxis 8.6
(2D) với mơ hình Haderning Soil để phân tích ảnh hưởng của chiều dài tường vây
trong cát đến chuyển vị tường vây, ổn định tổng thể và ổn định đáy hố đào. Từ đó
vẽ các kết quả trên cùng một biểu đồ và phân tích để chọn ra chiều dài tường vây
hợp lý áp dụng cho cơng trình Chung Cư Nguyễn Kim.
iii
Đồng thời luận văn sẽ đi so sánh kết quả chuyển vị theo tính tốn bằng phần
mềm Plaxis 8.6 với kết quả quan trắc thu thập được để kiểm chứng lại sự hợp lý của
mơ hình và thơng số địa chất đã chọn ban đầu.
Để thực hiện được các mục tiêu trên, trước hết đi tìm hiểu cơ sở lựa chọn các
thơng số địa chất và loại mơ hình sử dụng để đưa vào plaxis cho hợp lý. Đồng thời
tìm hiểu cách mô phỏng các cấu kiện từ thực tế vào trong mơ hình sao cho ứng xử
gần sát với thực tế. Tìm hiểu những cơ sở lý thuyết để kiểm tra ổn định đáy hố đào
như: bùng nền (sand boiling), phá huỷ dạng ống (Failure by piping).
Kết quả đạt được: Trong thiết kế chiều dài tường vây càng tăng thì hệ số ổn
định tổng thể và ổn định đáy hố đào càng tăng. Trong thiết kế tường vây lửng
(không cắm vào lớp đất sét ngăn dịng thấm) thì cần phải đi giải quyết bài toán ổn
định đáy hố đào trước, sau đó mới giải quyết tiếp bài tốn ổn định tổng thể và cuối
cùng là điều chỉnh cao độ hoặc số lượng hệ giằng chống để thỏa điều kiện chuyển vị
tường vây.
Trong thiết kế tường vây lửng (không cắm vào lớp đất ngăn dòng thấm), để
đảm bảo thỏa điều kiện chuyển vị tường vây, ổn định tổng thể và ổn định đáy hố
đào có thể chọn sơ bộ chiều dài tường vây sao cho chiều sâu chân tường
Hp >=1.1Hw; trong đó Hp: độ sâu chân tường vây tính từ đáy hố đào, Hw: độ
chênh lệch giữa mực nước ngầm dưới hố đào và bên ngồi tường vây.
Từ khóa: hố đào sâu, đào mở, ổn định tổng thể, bùng nền, Plaxis, tường vây.
iii
iv
MỤC LỤC
Lời cam đoan .............................................................................................................. i
Lời cảm ơn .................................................................................................................ii
Tóm tắt ..................................................................................................................... iii
Mục lục ...................................................................................................................... iv
Danh mục hình và đồ thị .......................................................................................... v
Danh mục bảng ......................................................................................................... vi
Danh mục từ viết tắt ...............................................................................................vii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu: .......................................................................... 2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu: ...................................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài: ............................................................ 3
1.5. Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................... 3
1.6. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: .................................................................. 4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN .......................................................................... 5
2.1 Về hố đào sâu ................................................................................................... 5
2.2 Về tường chắn đất: ........................................................................................... 7
2.3 Các đề tài tương tự đã nghiên cứu: ................................................................ 17
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................ 20
3.1 Lý thuyết Coulomb ........................................................................................ 20
3.2 Lý thuyết Mohr-Rankine: .............................................................................. 24
3.3 Phân tích hố đào sâu bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần ...... 26
mềm plaxis 8.6: ..................................................................................................... 26
3.3.1 Về mơ hình Mohr – Coulomb[6]: .........................................................26
3.3.2 Về mơ hình tăng bền hardening soil: ....................................................28
3.3.3 Chọn mơ hình tính tốn: .......................................................................39
3.4 Chuyển vị tường vây:..................................................................................... 42
3.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang: .......................................42
iv
v
3.4.2 Cơ chế phát sinh chuyển vị tường vây[2]: ...........................................42
3.4.3 Chuyển vị cho phép của tường vây: .....................................................44
3.5 Hệ số ổn định tổng thể: .................................................................................. 45
3.6 Ổn định đáy hố đào: ....................................................................................... 46
3.6.1 Hiện tượng phá hoại do bùng nền (sand boiling) .................................47
3.6.2 Hiện tượng phá huỷ dạng ống (Failure by piping) ...............................50
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI
TƯỜNG VÂY TRONG CÁT ĐẾN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY VÀ
ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO CHUNG CƯ NGUYỄN KIM ................................... 52
4.1. Đặc điểm cơng trình...................................................................................... 52
4.2. Mơ phỏng bài tốn bằng plaxis 8.6: ............................................................. 57
4.4. So sánh kết quả chuyển vị ngang tường vây giữa tính tốn và kết quả
quan trắc ....................................................................................................... 96
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ.................................................. 103
5.1. Kết luận: ..................................................................................................... 103
5.2. Kiến nghị: ................................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 104
iv
vi
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 2.1. Các loại cừ thép phổ biến .......................................................................... 7
Hình 2.2. Biện pháp đào đất sử dụng cừ Larsen kết hợp hệ giằng chống, hệ neo .... 7
Hình 2.3. Thi cơng lắp các thanh gỗ chống sạt lở đất giữa các cọc thép hình,
Dự án Kumho Asiana Plaza, Quận 1, Tp. HCM, 2009 ............................. 9
Hình 2.4. Hình dạng tường cọc nhồi cách khoảng (contiguous piles) ................... 10
Hình 2.5. Tường chắn cọc nhồi kết hợp với hệ chống thép hình,
Dự án Nam Sơng Tiền, quận Phú Nhuận, Tp.HCM ............................... 11
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí tường cọc secant piles.......................................................... 12
Hình 2.7. Thi cơng tường chắn bằng cọc secant pil,
Dự án Cao Ốc Văn Phòng 43 Mạc Đĩnh Chi, Quận 1, Tp.HCM ............. 13
Hình 2.8. Sử dụng cọc CDM để thi công tường chắn 1 tầng hầm,
Dự án Riviera Point, Quận 7, TP.HCM ................................................... 14
Hình 2.9. Biện pháp tường vây kết hợp hệ giằng chống,
Dự án Times Square 3 tầng hầm, Quận 1, TP.HCM ................................ 15
Hình 3.1. Tính tốn áp lực đất chủ động theo Coulomb ......................................... 20
Hình 3.2. Cân bằng Mohr-Rankine (chủ động) ....................................................... 24
Hình 3.3. Cân bằng Mohr-Rankine (bị động) ......................................................... 25
Hình 3.4. Ý tưởng cơ bản của mơ hình đàn hồi – dẻo lí tưởng MC ........................ 26
Hình 3.5. Mặt ngưỡng dẻo MC trong khơng gian ứng suất chính (c=0) ................ 27
Hình 3.6. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic
trong thí nghiệm nén 3 trục thốt nước ................................................... 30
Hình 3.7. Các đường cong dẻo ứng với các giá trị p khác nhau ............................ 31
Hình 3.8. Định nghĩa mơ đun Eoedref trong thí nghiệm nén cố kết ........................... 31
Hình 3.9. Mặt dẻo trong khơng gian ứng suất chính của mơ hình HS (c=0) .......... 32
Hình 3.10. Mặt dẻo trong khơng gian ứng suất chính của mơ hình HS (c=0) ........ 32
Hình 3.11. Đường cong biến dạng có kể đến sự kết thúc giãn nở
trong thí nghiệm 3 trục thốt nước ......................................................... 33
v
vii
Hình 3.12. Quan hệ ứng suất- biến dạng................................................................. 40
Hình 3.13. Quan hệ giữa áp lực dọc trục và áp lực hơng
trong trạng thái gia tải và dỡ tải ........................................................... 41
Hình 3.14. Chuyển vị đất sau lưng tường vây giữa 2 mơ hình ............................... 41
Hình 3.15. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn
với cây chống có độ cứng lớn ................................................................. 43
Hình 3.16. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn
với cây chống có độ cứng nhỏ ................................................................ 43
Hình 3.17. Mối quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của tường chắn
và độ sâu hố đào .................................................................................... 44
Hình 3.18. Một số cơ chế phá hoại do mất ổn định tổng thể [16] .......................... 46
Hình 3.19. Sơ đồ kiểm tra bùng nền đáy hố đào (tiêu chuẩn Eurocode 7) ............. 47
Hình 3.20. Sơ đồ kiểm tra bùng nền đáy hố đào
(phương pháp Gradient thủy lực tới hạn) .............................................. 48
Hình 3.21. Sơ đồ kiểm tra bùng nền đáy hố đài (phương pháp Terzaghi ) ............ 49
Hình 3.22. Biểu đồ cho đất cát rời, mịn và biên không thấm là vô hạn .................. 50
Hình 3.23. Biểu đồ cho đất cát rời, mịn và có tồn tại biên khơng thấm bên
dưới ................................................................................................................ 51
Hình 4.1. Mặt bằng tổng thể cơng trình .................................................................. 53
Hình 4.2. Mặt cắt cao độ hố đào tính tốn .............................................................. 53
Hình 4.3. Mặt cắt cao độ hệ giằng tính tốn ........................................................... 55
Hình 4.4. Mặt bằng hố khoan địa chất .................................................................... 55
Hình 4.5. Hình trụ hố khoan địa chất ...................................................................... 53
Hình 4.6. Thơng số các loại kích thủy lực ............................................................... 63
Hình 4.7. Ảnh khu vực nhà dân 1-3 tầng tiếp giáp .................................................. 64
Hình 4.8. Ảnh phía đường Lý Thường Kiệt ............................................................. 64
Hình 4.9. Ảnh phía đường Vĩnh Viễn....................................................................... 64
Hình 4.10. Ảnh phía đường Nhật Tảo ..................................................................... 65
Hình 4.11. Ảnh phía hẻm Nhật Tảo nhà 1-3 tầng.................................................... 65
v
viii
Hình 4.12. Mặt cắt hình học hố đào ........................................................................ 66
Hình 4.13. Cách xác định kích thước mơ hình hố đào ............................................ 66
Hình 4.14. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 14m .................... 68
Hình 4.15. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 16m .................... 69
Hình 4.16. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 18m .................... 69
Hình 4.17. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 20m .................... 70
Hình 4.18. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 22m .................... 70
Hình 4.19. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 24m .................... 71
Hình 4.20. Biểu đồ chuyển vị ngang, trường hợp tường vây dài 26m .................... 71
Hình 4.21. Tương quan giữa chuyển vị ngang max và chiều dài tường vây ........... 72
Hình 4.22. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 14m ......................... 72
Hình 4.23. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 16m ......................... 74
Hình 4.24. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 18m ......................... 74
Hình 4.25. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 20m ......................... 75
Hình 4.26. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 22m ......................... 76
Hình 4.27. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 24m ......................... 76
Hình 4.28. Kết quả hệ số ổn định tổng thể với tường vây dài 26m ......................... 77
Hình 4.29. Biểu đồ hệ số ổn định tổng thể............................................................... 78
Hình 4.20. Biểu đồ tương quan giữa hệ số ổn định đáy hố đào
và chiều dài tường vây .............................................................................. 93
Hình 4.21. Biểu đồ tương quan giữa hệ số ổn định và chiều dài tường vây ........... 94
Hình 4.22. Biểu đồ tương quan giữa hệ số ổn định và tỷ số Hp/Hw ....................... 96
v
ix
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Dữ liệu một số nhà cao tầng được xây dựng từ 2009 đến 2014 ............... 1
Bảng 3.1. Bảng tra góc ma sát ngồi .................................................................. 22
Bảng 3.2. Bảng tra hệ số Rinter ................................................................................. 34
Bảng 3.3. Modun biến dạng của đất theo một số tác giả ........................................ 34
Bảng 3.4. Chuyển vị tường chắn và mức độ ảnh hưởng đến cơng trình lân cận ... 45
Bảng 4.1. Tổng hợp thông số địa chất ..................................................................... 57
Bảng 4.2. Thông số tường vây trong mơ hình ......................................................... 59
Bảng 4.3. Các thơng số bề dày và cao độ của sàn hầm .......................................... 60
Bảng 4.4. Thông số độ cứng sàn hầm để mô phỏng trong plaxis ............................ 61
Bảng 4.5. Thông số độ cứng của các thanh chống mô phỏng trong plaxis............. 62
Bảng 4.6. Giá trị lực kích lên các hệ chống ............................................................ 63
Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tương ứng các trường hợp ........ 72
Bảng 4.8. Tổng hợp kết quả hệ số ổn định tổng thể ............................................... 77
Bảng 4.9. Tổng hợp kết quả hệ số ổn định đáy hố đào và chiều dài tường vây ...... 93
Bảng 4.10. Tổng hợp kết quả hệ số ổn định tổng thể và ổn định đáy hố đào.......... 94
Bảng 4.11. Tổng hợp kết quả hệ số an toàn và tỷ số Hp/Hw .................................. 95
Bảng 4.12. Bảng kết quả quan trắc tường vây sau khi hiệu chỉnh .......................... 98
vi
x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CD
: Cố kết thoát nước (Consolidated Drained)
CU
: Cố kết khơng thốt nước (Consolidated Undrained)
UU
: Khơng cố kết, khơng thốt nước (Unconsolidated Undrained)
VST
: Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (Van Shear Test)
SPT
: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test)
CPT
: Thí nghiệm xuyên tĩnh (Cone Penetrometer Test)
GL
: Cao độ kể từ mặt đất tự nhiên (Ground Level)
MĐTN
: Mặt đất tự nhiên
MNN
: Mực nước ngầm
PP
: Phương pháp
PTHH
: Phần tử hữu hạn
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam
TCXDVN
: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
TH
: Trường hợp
TP. HCM
: Thành phố Hồ Chí Minh
vii
1
CHƯƠNG 1:
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, nhà cao tầng ngày
càng được xây dựng nhiều hơn.
Bảng thống kê dữ liệu một số nhà cao tầng đã được xây dựng từ 2009 đến 2014
như sau [5]:
Bảng 1.1. Dữ liệu một số nhà cao tầng được xây dựng từ 2009 đến 2014
Tên tòa nhà
Chiều cao tầng
Số tầng
(m)
Keangnam Hanoi
Năm hoàn
Địa điểm
thành
336
72
2011
Hà Nội
267
65
2014
Hà Nội
152
40
2014
Hà Nội
Victoria van Phu
145
40
2014
Hà Nội
Saigon Pearl
135
38
2009
Tp. Hồ Chí Minh
Bitexco Financial
262.5
68
2010
Tp. Hồ Chí Minh
Saigon Times square
163.5
40
2012
Tp. Hồ Chí Minh
Vietcombank Tower
206
40
2014
Tp. Hồ Chí Minh
Landmark tower
Lotte center Hà Nội
Thang Long number One
A& B
Đặc biệt tại các thành phố lớn, diện tích đất sử dụng có giới hạn trong khi mật
độ dân cư ngày càng đông đúc, do đó nhu cầu về khơng gian để xe đang là vấn đề
cấp bách được đặt ra cho các chủ đầu tư. Vì vậy trong hầu hết các dự án cao tầng
đều có bố trí tầng hầm nhằm triệt để khai thác không gian dưới mặt đất cho nhu cầu
về bãi đậu xe và bố trí các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà.
2
Việc xây dựng các cơng trình có tầng hầm đặt ra cho các đơn vị thiết kế cũng
như đơn vị thi công phải đưa ra các biện pháp chắn giữ thích hợp để bảo vệ thành
hố đào, đảm bảo an toàn, ổn định về mặt kỹ thuật, hiệu quả về mặt kinh tế cũng như
đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến cơng trình lân cận đã xây dựng trước.
1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu:
Trong thi công tầng hầm, có nhiều biện pháp để giữ ổn định vách hố đào như
cọc vây, cừ larsen, tường vây,…Tuy nhiên với số tầng hầm từ 2 hầm trở lên và mực
nước ngầm cao thì tường vây sẽ được sử dụng phổ biến.
Tùy theo địa chất cơng trình, chân tường vây có thể cắm trong đất sét hoặc
trong đất cát. Trường hợp chân tường vây nằm trong đất cát thì việc thiết kế không
chỉ giải quyết về nội lực tường vây, hệ chống mà còn phải xét đến những rủi ro như:
đẩy trồi đáy hố đào, bùn nền, cát chảy dưới chân tường vây,…Do vậy luận văn này
sẽ đề cập đến những vấn đề trên khi phân tích.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu:
Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể của luận văn như sau:
-
Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Plaxis 8.6 (2D)
với mơ hình Haderning Soil để phân tích ảnh hưởng của các loại chiều dài tường
vây trong cát đến chuyển vị tường vây và ổn định tổng thể hố đào.
-
Dựa trên các công thức khoa học để tính tốn, phân tích sự ảnh hưởng của
các loại chiều dài tường vây đến hệ số ổn định đáy hố đào. Từ đó phân tích chọn
ra chiều dài tường vây hợp lý áp dụng cho cơng trình Chung Cư Nguyễn Kim.
-
Luận văn sẽ đi so sánh kết quả chuyển vị theo tính tốn bằng phần mềm
Plaxis 8.6 với kết quả quan trắc thu thập được để kiểm chứng lại sự hợp lý của
thông số đầu vào đưa vào plaxis.
3
1.4. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài:
-
Ngày nay với q trình đơ thị hóa, nhu cầu xây dựng tầng hầm ngày càng là
nhu cầu cấp thiết. Việc thiết kế để lựa chọn chiều dài tường vây nói chung và
trường hợp tường vây nằm trong đất cát nói riêng là hết sức quan trọng.
-
Luận văn tập trung phân tích để lựa chọn chiều dài tường vây sao cho đảm
bảo được tất cả các điều kiện như: chuyển vị tường vây, ổn định tổng thể hố đào
và ổn định đáy hố đào. Do vậy đây cũng sẽ là tài liệu tham khảo rất thực tế cho
các đơn vị thiết kế, các nhà thầu thi công cũng như cho chủ đầu tư.
1.5. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu về lý thuyết:
+ Tìm hiểu các cơ sở lựa chọn các thơng số địa chất để đưa vào mơ hình cho
hợp lý.
+ Tìm hiểu những cơ sở lý thuyết để kiểm tra ổn định đáy hố đào như: bùng
nền (sand boiling), phá huỷ dạng ống (Failure by piping)
- Nghiên cứu về mơ hình Plaxis 8.6:
+ Tìm hiểu các thơng số khi tính bằng mơ hình Hardening Soil để nhập thơng
số đầu vào cho chính xác.
+ Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng đầy đủ các bước thi công theo
đúng thực tế tương ứng với các loại chiều dài tường vây khác nhau.
- Dựa vào kết quả chuyển vị tường vây, hệ số ổn định tổng thể và ổn định đáy
hố đào tương ứng với các loại chiều dài tường vây khác nhau, luận văn sẽ đi phân
tích và chọn lựa chiều dài tường vây cho hợp lý.
- Trên cơ cở chiều dài tường vây đã chọn, luận văn sẽ đi phân tích và so sánh
với kết quả quan trắc thực tế.
4
1.6. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:
-
Thời gian: Thời gian thực hiện nghiên cứu từ 02/2016 đến 02/2017.
-
Địa điểm: Đề tài nghiên cứu dự án tại Quận 10, thành phố Hồ Chí Minh.
-
Đối tượng nghiên cứu:
+ Luận văn này chỉ đi phân tích cho 1 cơng trình có 2 tầng hầm ứng với địa
chất tại Phường 7, Quận 10, TP.HCM.
-
Quan điểm phân tích: Phân tích và thảo luận theo quan điểm của đơn vị thiết
kế hoặc đơn vị thi công.
5
CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN
2.1 Về hố đào sâu
2.1.1 Phân loại hố đào sâu [2]:
Căn cứ vào điều kiện thực tế hiện trường và chiều sâu đào, hố đào có thể
được chia làm 2 loại:
-
Hố đào nông: khi chiều sâu đào không quá 6m
-
Hố đào sâu: khi chiều sâu đào lớn hơn 6m
2.1.2 Một số cơng trình hố đào sâu trên thế giới [9]:
Tại Matxcơva, người ta đã xây dựng một ga ra có sức chứa lên đến vài ngàn
ơtơ con. Người ta đã tiến hành đào 274000m3 đất, đổ 4000m3 bê tông
tại chỗ và 19500m3 bê tông đúc sẵn. Phương án chắn giữ thành hố đào
được chọn là phương án tường trong đất. Thời gian thi công các tường này
lên đến 06 tháng.
Tịa tháp đơi Malaysia, Tồ tháp đơi của Malaysia có 29.000m2 tường
trong đất bằng bê tơng cốt thép dày 0.8m, sâu 30m để làm tầng hầm.
Dùng 2 loại cọc barrette 1.2×2.8m sâu từ 60 - 105m và cọc 0.8×2.m8 sâu
từ 40 - 60m.
2.1.3 Một số cơng trình hố đào sâu ở Tp. Hồ Chí Minh [4]:
Cơng trình MB Sunny Tower:
Địa điểm
Qui mơ
Chiều sâu
đào lớn nhất
259 Trần Hưng
3 tầng hầm, 22
Đạo, Q1, Tp.
tầng cao
HCM
~15m
6
Cơng trình Ree Tower:
Địa điểm
Qui mơ
Chiều sâu
đào lớn nhất
09 Đồn Văn
3 tầng hầm, 20
Bơ, Q4, Tp.
tầng cao
~15.5m
HCM
Cơng trình Sai Gon MC Tower:
Địa điểm
Qui mô
Chiều sâu
đào lớn nhất
34 Tôn Đức
5 tầng hầm,
Thắng, Q1, Tp.
42 tầng cao
~18m
HCM
Cơng trình Sai Gon Centre:
Địa điểm
Qui mô
Chiều sâu
đào lớn nhất
92-94 Nam Kỳ
6 tầng hầm,
Khởi Nghĩa,
37 tầng cao
Q1, Tp. HCM
~28m
7
2.2 Về tường chắn đất:
2.2.1 Các loại tường chắn đất thơng dụng:
Có nhiều loại tường chắn đất khác nhau, sau đây là một số loại tường chắn
đất thông dụng.
a. Tường cừ thép (sheet pile wall):
Cừ thép được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam để làm tường chắn đất tạm
khi thi công hố đào. Cừ thép được hạ vào đất bằng cách ép rung và chúng được liên
kết liên tục với nhau khi hạ vào đất. Cừ thép có rất nhiều hình dạng khác nhau như
hình chữ U, Z, dạng đường thẳng,… Loại cừ sử dụng phổ biến nhất cho hố đào sâu
là dạng chữ U. Nếu liên kết được thi công tốt, cừ thép rất hiệu quả trong việc chắn
nước. Ngược lại, sự rị rỉ nước có thể xảy ra tại các vị trí liên kết.
(a)
(b)
(c)
(a) hình chữ U, (b) hình chữ Z, (c) dạng đường thẳng
Hình 2.1. Các loại cừ thép phổ biến[2]
(a) Dự án Era Town, quận 7.
(b) Dự án Keangnam, Hà Nội)
Hình 2.2. Biện pháp đào đất sử dụng cừ lasen kết hợp hệ giằng chống, hệ neo.
(nguồn: Công ty CP Xây Dựng và KD Địa Ốc Hịa Bình)
8
Ưu điểm:
- Khi hạ cừ vào đất có sự liên kết liên tục giữa hai cừ với nhau nên vị trí nối kín
khít, có thể ngăn nước tốt.
- Có thể tái sử dụng nhiều lần nên biện pháp sử dụng cừ rất hiệu quả về kinh tế.
Nhược điểm:
- Độ cứng chống uốn thấp hơn tường vây, cọc khoan nhồi và cọc secant pile.
- Dễ bị chuyển vị mặt đất khi thi công ép hoặc nhổ cừ trong nền đất cát.
- Khó hạ cừ thép vào đất cứng, có thể gây ra nhiều tiếng ổn và chấn động đối
với môi trường xung quanh.
- Mức độ chắn nước không tuyệt đối so với tường vây.
Phạm vi áp dụng
- Sử dụng phù hợp cho những hố đào từ 9m trở lại.
- Vì cừ thường được hạ vào đất bằng phương pháp ép nên thường áp dụng cho
những nơi có địa chất khơng q cứng, cừ mới có thể xuyên qua khi ép rung
được.
- Ép cừ trong đất cát thường phải có xói nước nên giá thành cao, ngồi ra có thể
gây chấn động rung làm lún mặt đất lân cận, vì vậy hạn chế áp dụng trong loại
đất này.
b. Tường bằng thép hình kết hợp chèn khe hở (Soldier pile wall)[14]:
Tường chống thường sử dụng loại thép hình H được ép vào đất trước khi
thực hiện công tác đào đất. Các tấm gỗ sẽ được chèn vào khe hở giữa các cây
thép hình ngay sau mỗi giai đoạn đào đất để giữ ổn định cho đất phía sau lưng
tường.
9
Hình 2.3: Thi cơng lắp các thanh gỗ chống sạt lở đất giữa các cọc thép
hình, Dự án Kumho Asiana Plaza, Quận 1, Tp.HCM, 2009.
(Nguồn: Công ty Cổ Phần XD và KD Địa Ốc Hịa Bình)
Ưu điểm:
, 2010
- u cầu kỹ thuật thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh.
- Thi công chèn khe hở bằng vật liệu gỗ nên biện pháp này rất kinh tế.
- Thi công cọc kingpost có thể điều chỉnh được một cách linh hoạt theo thực tế
thay đổi của công trường.
- Các cọc có thể được nhổ dễ dàng để tái sử dụng nhiều lần.
Nhược điểm:
- Biện pháp không thể áp dụng được trong đất có mực nước ngầm cao, nếu áp
dụng phải có biện pháp hạ nước ngầm thích hợp.
- Những vị trí bị rỗng sau lưng tường cần được lấp lại, nếu thi công không đạt
sẽ dẫn đến lún mặt đất xung quanh tầng hầm.
- Hạ cọc kingpost bằng phương pháp đóng có thể gây ra nhiều tiếng ồn và sự
chấn động, có thể làm thay đổi trạng thái của lớp đất cát phía dưới, dễ xảy ra
sự lún khơng đều của các cơng trình lân cận. Thi cơng nhổ cọc kingpost có
thể gây xáo trộn vùng đất xung quanh.
-
Độ cứng chống uốn nhỏ hơn tường vây, tường cọc nhồi.
Phạm vi áp dụng:
- Chỉ áp dụng cho những vị trí hố đào khơng có hoặc rất ít nước ngầm.
- Áp dụng phù hợp hơn cho các loại đất dính và tương đối tốt. Đất không phù
10
hợp như: sét dẻo mềm, dẻo chảy, đất cát (sẽ xảy ra chuyển vị lớn).
- Có thể áp dụng kết hợp với hệ neo trong đất hoặc sử dụng hệ giằng chống
ngang.
c. Tường cọc nhồi cách khoảng (contiguous piles)[14]:
Hiện nay loại cọc nhồi đường kính nhỏ và trung bình được sử dụng rất phổ
biến làm biện pháp trong thi công tầng hầm. Trình tự thi cơng là khoan tạo lỗ đến
độ sâu thiết kế bằng máy khoan, sử dụng dung dịch bentonite hoặc ống thép để
giữ thành hố khoan. Sau đó đặt lồng thép vào trong hố, tiến hành đổ bê tông bằng
cách sử dụng ống Tremie.
Cọc nhồi được thi công bằng cách giữ khoảng cách giữa các cọc lớn hơn
đường kính cọc (S>D), tức là giữa hai cọc cịn có một khoảng hở nhỏ từ 100150mm.
D
D
D
D
D
D
S
D
D
S
GROUTED
(a) Khơng có grouting
CONTIGUOUS PILE
(b) Có grouting
Hình 2.4: Hình dạng tường cọc nhồi cách khoảng (contiguous piles)
Đường kính và khoảng cách giữa các cọc được quyết định thơng qua tính
tốn. Biện pháp này phù hợp cho đất có tính dính kết và khơng xuất hiện nước
ngầm (nếu có thì phải ở mức thấp). Hiện nay có thể thi cơng được cọc với nhiều
kích thước đường kính khác nhau, từ 300mm trở lên. Đường kính cọc phổ biến
hiện nay là 400, 500, 600. Nếu xuất hiện nước ngầm cao, cần thiết phải bổ sung
cọc vữa xi măng tại vị trí khoảng hở tiếp giáp giữa hai cọc (hình 2.5b).
Ưu điểm:
- Ít gây ồn hay chấn động hơn so với thi công cừ thép hay cọc soldier piles.
- Có thể thay đổi linh động chiều sâu của cọc.
- Độ cứng lớn hơn so với cọc soldier hay cừ thép.
11
- Áp dụng biện pháp này trong điều kiện không có nước ngầm hoặc mực nước
ngầm ở mức thấp sẽ tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với tường vây.
Nhược điểm:
- Cọc có đường kính nhỏ nên khó kiểm sốt chất lượng, cọc dễ bị khuyết tật.
- Thi cơng chậm hơn so với cừ thép hay cọc chống.
- Độ cứng nhỏ hơn tường vây.
- Phải có biện pháp hạ nước ngầm hoặc chèn vữa grouting nếu thi công trong
đất có nước. Tuy nhiên khả năng chắn nước vẫn thấp hơn so với tường vây.
Phạm vi áp dụng:
- Áp dụng biện pháp này cho hầu hết các loại đất, tuy nhiên thuận lợi nhất là
cho các loại đất có tính dính ở những khu vực có mực nước ngầm ở dưới thấp.
- Có thể áp dụng cho những dự án trong thành phố, có nhiều cơng trình lân cận.
- Áp dụng cho những tầng hầm hay hố đào có chiều sâu đào nhỏ hoặc trung
bình. (khơng vượt q 2 tầng hầm)
- Ngoài ra khi khoảng cách từ tường hầm đến ranh đất <1m thì ta phải sử dụng
cọc khoan nhồi đường kính nhỏ để chắn đất vì lúc này ta khơng thể thi cơng
được cừ larsen.
Hình 2.5: Tường chắn cọc nhồi kết hợp với hệ chống thép hình,
Dự án Nam Sông Tiền, quận Phú Nhuận, Tp.HCM.
(Nguồn: Công ty Cổ Phần XD và KD Địa Ốc Hịa Bình)
12
d. Tường cọc secant pile[14]:
Tường secant piles được thi công bằng cách giữ khoảng cách giữa các cọc nhỏ
hơn đường kính cọc (S
dụng biện pháp này có thể tiết kiệm chi phí hơn so với tường vây.
Quy trình thi cơng:
Q trình thi cơng được thực hiện theo trình tự thi cơng các cọc nhồi khơng có
cốt thép trước, sau đó thi cơng cọc nhồi có cốt thép ở giữa cắt vào hai cọc không cốt
thép (sử dụng thiết bị thi cơng chun dụng), tức là thi cơng theo trình tự như sau:
cọc 1->2->3->4->5.
CỌC BÊ TÔNG KHÔNG CÓ CỐT THÉP
CỌC BÊ TÔN G CÓ CỐT THÉP
D
1
S
5
2
4
S
3
S
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí tường cọc secant piles
Ưu điểm:
- Ít gây ồn hay chấn động hơn thi công cừ thép hay cọc chống soldier piles.
- Khả năng linh hoạt trong bố trí liên kết giữa các cọc. Có thể thay đổi linh động
chiều sâu của cọc.
- Có thể thi cơng được trong đất tốt. Độ cứng lớn hơn so với cọc soldier hay cừ
thép.
- Với thiết bị khoan có đầu khoan đặc biệt, có thể áp dụng loại cọc này trong đất
sỏi cứng.
- Với trình tự thi cơng từng cọc nên giảm rủi ro chuyển vị của mặt đất xung
quanh trong quá trình khoan so với tường vây.
