Nghiên cứu tính toán tường tầng hầm trong giai đoạn thi công

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6
MỞ ĐẦU 9
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TẦNG HẦM 12
1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm và việc sử dụng hiện nay.
12
1.1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm 12
1.1.2. Thực trạng sử dụng tường tầng hầm trên thế giới và ở Việt Nam. 12
1.2. Các lý thuyết tính toán tường tầng hầm. 13
1.2.1. Tính toán lực tĩnh của tường tầng hầm. 13
1.2.2. Phương pháp số gia tính tường nhiều thanh chống. 15
1.2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn. 17
1.3. Các phương pháp thi công tường tầng hầm nhà cao tầng 20
1.3.1. Phương pháp đào lộ thiên (đào trước). 20
1.3.2. Phương pháp thi công từ trên xuống (top- down). 22
1.3.3. Phương pháp thi công đồng thời phần ngầm và thân công trình
(down - up). 24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG
TẦNG HẦM THEO TRÌNH TỰ THI CÔNG DOWN - UP 26
1
2.1. Tải trọng tác dụng. 26
2.1.1. Áp lực đất 26
2.1.2. Áp lực nước. 29
2.2. Tính toán tường tầng hầm trong giai đoạn thi công bằng
phương pháp down – up. 31

2.2.1. Điều kiện ban đầu. 31
2.2.2. Tính toán chuyển vị của tường tầng hầm theo các sơ đồ tính
tương ứng với các trình tự thi công. 32
2.3. Phân tích nhận xét kết quả nội lực tính toán. 45
2.3.1. Phân tích, nhận xét các giá trị chuyển vị tường trong đất với số
lượng gối tựa khác nhau. 45
2.4. Một số trường hợp khác. 49
2.4.1. Trường hợp tường thay đổi kích thước tiết diện 49
2.4.2. Trường hợp đất nền thay đổi giá trị góc ma sát trong. 52
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TƯỜNG TẦNG HẦM THEO
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG DOWN – UP VỚI SỐ LIỆU CỦA
CÔNG TRÌNH PACIFIC PLACE – 83 LÝ THƯỜNG KIỆT, HÀ
NỘI 58
3.1. TÝnh to¸n chuyÓn vÞ cña têng theo sè liÖu cña c«ng tr×nh tßa
nhµ Pacific Place 83 Lý Thưêng KiÖt Hµ Néi.
58
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về công trình.
58
3.1.2. Tính toán theo các trình tự thi công 60
3.2. Phân tích các kết quả thu được 75
3.2.1. Tổng hợp so sánh các kết quả tính toán theo các trình tự thi công 75
2
3.2.2. Phân tích kết quả để lựa chọn trình tự thi công hợp lý 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 85
3
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng
Bảng 2.1
Giá trị áp lực chủ động và bị động lớn nhất và tải trọng tương
ứng tác dụng lên tường tầng hầm các trường hợp nhóm 1
Bảng 2.2 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 1
Bảng 2.3 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 2
Bảng 2.4 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 3
Bảng 2.5 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 4
Bảng 2.6
Giá trị áp lực chủ động, bị động lớn nhất và tải trọng tương ứng
tác dụng lên tường tầng hầm các trường hợp nhóm 2
Bảng 2.7 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 5
Bảng 2.8 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 6
Bảng 2.9 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 7
Bảng 2.10 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 8
Bảng 2.11
Giá trị áp lực chủ động , bị động lớn nhất và tải trọng tương ứng
tác dụng lên tường tầng hầm khi tường có tiết diện 3,6 x 0,8 m
Bảng 2.12 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 5
Bảng 2.13 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 6
Bảng 2.14 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 7
Bảng 2.15 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 8
Bảng 2.16
Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo các trường hợp của
nhóm 2 khi tường có tiết diện 3,6 x 0,8m
Bảng 2.17
Giá trị áp lực chủ động , bị động lớn nhất và tải trọng tương ứng
tác dụng lên tường tầng hầm khi đất có góc ma sát trong ϕ = 20
0
Bảng 2.18

Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo trường hợp 5 khi đất có
góc ma sát trong ϕ = 20
0
Bảng 2.19
Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo trường hợp 6 khi đất có
góc ma sát trong ϕ = 20
0
Bảng 2.20
Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo trường hợp 7 khi đất có
góc ma sát trong ϕ = 20
0
4
Bảng 2.21
Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo trường hợp 8 khi đất có
góc ma sát trong ϕ = 20
0
Bảng 2.22
Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo các trường hợp của
nhóm 2 khi đất có góc ma sát trong ϕ = 20
0
Bảng 3.1 Bảng chỉ tiêu cơ lý các lớp đất
Bảng 3.2
Tính toán áp lực đất bị động và tải trọng tương ứng tác dụng vào
tường các trường hợp nhóm 1
Bảng 3.3
Tính toán áp lực đất bị động và tải trọng tương ứng tác dụng vào
tường các trường hợp nhóm 2
Bảng 3.4 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 1
Bảng 3.5 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 2
Bảng 3.6 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 3

Bảng 3.7 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 4
Bảng 3.8 Giá trị chuyển vị lớn nhất tương ứng với các trường hợp nhóm 1
Bảng 3.9 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 5
Bảng 3.10 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 6
Bảng 3.11 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 7
Bảng 3.12 Kết quả tính toán chuyển vị của tường trong trường hợp 8
Bảng 3.13 Giá trị chuyển vị lớn nhất tương ứng với các trường hợp nhóm 2
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu hình
vẽ, đồ thị
Tên hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1 Sơ đồ quan hệ của chống
Hình 1.2 Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana
Hình 1.3 Sơ đồ tính theo phương pháp dầm tương đương
Hình 1.4 Sơ đồ tính toán theo phương pháp số gia
Hình 1.5 Sơ đồ phân chia phần tử
Hình 1.6 Thi công phần ngầm bằng phương pháp đào lộ thiên
Hình 1.7 Thi công phần ngầm theo phương pháp thi công top – down
Hình 1.8
Thi công đồng thời phần ngầm và phần thân công trình theo
phương pháp thi công down – up
5
Hình 2.1
Áp lực do lăng thể đất sau lưng tường gây ra chuyển vị cho
tường
Hình 2.2 Sự chuyển dịch của tường khiến đất sau lưng tường ép lại
Hình 2.3 Biểu đồ phân bố áp lực nước sau lưng tường chắn
Hình 2.4 Sơ đồ tính của trường hợp 1
Hình 2.5 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 1
Hình 2.6 Sơ đồ tính của trường hợp 2

Hình 2.7 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 2
Hình 2.8 Sơ đồ tính của trường hợp 3
Hình 2.9 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 3
Hình 2.10 Sơ đồ tính của trường hợp 4
Hình 2.11 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 4
Hình 2.12 Sơ đồ tính của trường hợp 5
Hình 2.13 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 5
Hình 2.14 Sơ đồ tính của trường hợp 6
Hình 2.15 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 6
Hình 2.16 Sơ đồ tính của trường hợp 7
Hình 2.17 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 7
Hình 2.18 Sơ đồ tính của trường hợp 8
Hình 2.19 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 8
Hình 2.20 Biểu đồ chuyển vị của tường nhóm 1
Hình 2.21 Biểu đồ chuyển vị của tường nhóm 2
Hình 2.22
Biểu đồ giá trị chuyển vị lớn nhất của tường theo các trường
hợp
Hình 2.23
Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường theo trường hợp 5
khi góc ϕ =10
0
và ϕ = 20
0
Hình 2.24
Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường theo trường hợp 6
khi góc ϕ =10
0
và ϕ = 20
0

Hình 2.25
Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường theo trường hợp 7
khi góc ϕ =10
0
và ϕ = 20
0
Hình 2.26
Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường theo trường hợp 8
khi góc ϕ =10
0
và ϕ = 20
0
Hình 3.1 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 1
6
Hình 3.2 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 1
Hình 3.3 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 2
Hình 3.4 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 2
Hình 3.5 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 3
Hình 3.6 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 3
Hình 3.7 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 4
Hình 3.8 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 4
Hình 3.9 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 5
Hình 3.10 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 5
Hình 3.11 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 6
Hình 3.12 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 6
Hình 3.13 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 6
Hình 3.14 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 6
Hình 3.15 Sơ đồ tính của tường trong trường hợp 6
Hình 3.16 Sơ đồ chuyển vị của trường hợp 6
Hình 3.17

Biểu đồ chuyển vị của tường theo các trường hợp nhóm 1
(trường hợp 1, 2, 3, 4)
Hình 3.18
Biểu đồ chuyển vị của tường theo các trường hợp nhóm 2
(trường hợp 5,6,7,8)
Hình 3.19 Sơ đồ chuyển vị của tường trong trường hợp có 2 gối tựa
Hình 3.20 Sơ đồ chuyển vị của tường trong trường hợp có 3 gối tựa
7
MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình đô thị hóa đang bùng nổ ở Việt Nam, nó kéo theo
việc nhu cầu về không gian sử dụng cũng tăng lên nhanh chóng. Nhà cao tầng
đang được xây dựng ngày càng nhiều, và việc khai thác khoảng không gian
ngầm là xu hướng tất yếu trong bài toán kinh tế và công năng sử dụng của các
tòa nhà. Điều đó cũng đã được thể hiện rất rõ thông qua việc Nhà nước đã ban
hành các văn bản pháp lý quy định đối với việc xây dựng và sử dụng công
trình ngầm.
Với công nghệ xây dựng ngày càng phát triển thì việc tính toán và thi
công các công trình ngầm không còn khó khăn ở Việt Nam. Tuy nhiên các
vấn đề về công trình ngầm không thể coi là đơn giản, nó đòi hỏi cao cả về
tính kinh tế và giải pháp kỹ thuật.
Xét về khía cạnh kỹ thuật, có thể nêu lên là các vấn đề chủ yếu cần
quan tâm là về nội lực của tường tầng hầm, về chuyển vị, về ảnh hưởng đến
công trình xung quanh, về giải pháp kết cấu như kích thước; cường độ và vật
liệu làm tường tầng hầm, về các điều kiện địa chất như nước ngầm; karst; đặc
điểm đất nền
Mới đây nhất, trong hội thảo chuyên đề về Quản lý chất lượng công
trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập ngày 8-12-2010 do sở Xây dựng
Thành phố Hồ Chí Minh tổ chức, đã có rất nhiều bài viết đề cập đến những sự
cố xảy ra khi thi công phần ngầm cho các công trình. Qua phân tích của các
chuyên gia, thì có không ít sự cố xảy trực tiếp hoặc gián tiếp liên quan đến sự

chuyển vị của tường chắn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình
lân cận, có thể nêu ra ở đây 2 ví dụ cụ thể:
8
- Công trình Khách sạn Nikko Hà Nội, trong quá trình đào đất móng
dầm giằng và sàn tầng hầm, tường cừ tại trục 14 đã bị dịch chuyển vị về phía
hố đào khoảng 20cm, khiến cho khu tập thể 2 tầng tiếp giáp công trình bị lún,
nứt nghiêm trọng, có nguy cơ bị đổ không thể sử dụng được. [1]
- Tòa nhà hỗn hợp Sông Đà – Hà Đông, chuyển dịch của tường chắn
khiến cho các căn hộ xung quanh công trình bị lún, nghiêng, chuyển dịch về
phía công trình. [1]
Rõ ràng, chuyển vị của tường tầng hầm là một vấn đề cần được ưu tiên
quan tâm hàng đầu, trong cả thiết kế và thi công.
Các phương pháp thi công tầng hầm phổ biến hiện nay đó là: phương
pháp đào trước (đào lộ thiên), phương pháp thi công từ trên xuống (top –
down), phương pháp thi công đồng thời cả phần ngầm và thân công trình. Mỗi
phương pháp sẽ có các trình tự thi công khác nhau nhằm mục đích hạn chế
nội lực phát sinh và chuyển vị của tường tầng hầm, giảm bớt chi phí, và đảm
bảo cho sơ đồ thi công gần đúng nhất với sơ đồ khai thác sử dụng.
Phương pháp thi công đào trước hay thi công từ trên xuống đều đã
được nghiên cứu tính toán kết cấu rất nhiều với sự hỗ trợ của các phần mềm
tin học. Riêng đối với phương pháp thi công đông thời cả phần ngầm và thân
công trình thì hiện nay chưa ai tính toán nghiên cứu về vấn đề ảnh hưởng của
công phần thân đối với nội lực và chuyển vị của tường tầng. Chính vì vậy nội
dung chính của đề tài này là tập trung nghiên cứu tính toán chuyển vị trong
từng giai đoạn thi công theo phương pháp thi công đồng thời phần ngầm và
thân, từ đó sẽ đề xuất trình tự thi công hợp lý nhất, thỏa mãn yêu cầu về
chuyển vị của tường và tiến độ thi công
Môc tiªu nghiªn cøu
Nghiên cứu, tính toán tường tầng hầm theo từng giai đoạn thi công theo
phương pháp down – up, từ đó đề xuất trình tự thi công trong đó chuyển vị

9
ca tng l bộ nht v s sai khỏc v chuyn v gia s theo trỡnh t thi
cụng v s khai thỏc s dng l ớt nht.
Phạm vi nghiên cứu.
Mụ hỡnh tớnh toỏn cho tng tng hm trong quỏ trỡnh thi cụng. p
dng cho cỏc cụng trỡnh xõy dng dõn dng cao tng Vit Nam, theo
phng phỏp thi cụng ng thi c phn ngm v thõn cụng trỡnh (down up).
Ly s liu ca cụng trỡnh Pacific Place 83 Lý Thng Kit H Ni lm vớ
d c th.
Phơng pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu tổng quan các mô hình phù hợp với trình tự thi công đồng
thời cả phần thân và phần ngầm của công trình.
Sử dụng các phần mềm xây dựng ứng dụng trên máy tính để tính toán
các trờng hợp, từ đó tổng hợp số liệu, so sánh kết quả và rút ra nhận xét cần
thiết.
Dựa trên mô hình bài toán lý thuyết ở trên giải một bài toán thờng gặp
trong thực tế.
10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG TẦNG HẦM.
1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm và việc sử dụng hiện nay.
1.1.1. Giới thiệu về tường tầng hầm.
Tường tầng hầm là một dạng tường trong đất, sử dụng để làm tường
trong các tầng hầm nhà cao tầng. Tường tầng hầm là một bộ phận kết cấu
công trình bằng bê tông cốt thép được đúc tại chỗ hoặc lắp ghép trong đất.
Việc thi công tường trong đất thực chất là thi công cọc baret, được nối
liền nhau qua các gioăng chống thấm để tạo thành một bức tường trong đất.
Tường tầng hầm được sử dụng để làm tường hầm cho nhà cao tầng, các
công trình ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước
lớn, các gara ô tô ngầm dưới đất v.v…
Trong giới hạn luận văn cao học này, chỉ đề cập đến vấn đề tường tầng

hầm trong nhà cao tầng, tập trung làm rõ vấn đề tường tầng hầm trong giai
đoạn thi công.
1.1.2. Thực trạng của việc sử dụng tường tầng hầm trên Thế giới và ở
Việt Nam.
Ngày nay, không gian ngầm đô thị được cho là một chỉ tiêu tăng điều
kiện sống của nhân dân trong chính sách phát triển đô thị, liên quan đến việc
tăng số lượng và chất lượng dịch vụ. Và xây dựng tầng hầm đã trở thành một
xu hướng tất yếu đối với các tòa nhà cao tầng. Điều đó càng được thể hiện rõ
nét khi nhà nước ban hành các văn bản nghị định quy định về việc xây dựng
và sử dụng tầng hầm đối với nhà cao tầng.
Việc sử dụng tường tầng hầm hiện nay đã trở nên quen thuộc, phổ biến
trên khắp thế giới.
Ở Việt Nam, tại các thành phố lớn, đã có rất nhiều tòa nhà cao tầng
được xây dựng có tầng hầm, và giờ đây vấn đề thiết kế và thi công tầng hầm
11
khụng cũn l mt chuyn khú khn Vit Nam, tuy nhiờn cha thc s ỏp
ng c mc cn thit ca ngi dõn. H Ni v thnh ph H Chớ Minh
l 2 thnh ph i u trong vic xõy dng tng hm, nhng vn cũn cn rt
nhiu na cỏc tũa nh cú tng hm tn dng ti a khong khụng gian
ngm.
1.2. Cỏc lý thuyt tớnh toỏn tng tng hm.
Hin nay cú rt nhiu phng phỏp tớnh tng tng hm c xõy dng
da trờn cỏc mụ hỡnh tớnh toỏn gn ỳng nht vi s lm vic tht ca
tng tng hm. Vic xõy dng cỏc mụ hỡnh tớnh toỏn cho cỏc phng phỏp
khỏc nhau l khỏc nhau, da theo cỏc gi thit a ra khi xõy dng.
Sau õy s gii thiu s lc mt vi lý thuyt tớnh tng tng hm. V
mi mt lý thuyt tớnh, cng ch nờu lờn mt vi phng phỏp in hỡnh.
1.2.1. Tớnh toỏn lc tnh ca tng liờn tc trong t.[7]
Trong ni dung ny ch cp n phng phỏp Sachipana (Nht). Phng
phỏp ny khi tớnh toỏn xem lc trc thanh chng, mụmen thõn tng bt bin,

ly mt s kt qu o
thc t cỏc hin tng
lm cn c:
1) Sau khi t
tng chng di, lc
trc ca tng chng
trờn hu nh khụng
i hoc nu cú thỡ
khụng ỏng k.
2) Chuyn dch
12
1
a
2
b
1
2
c
1
3
Hình 1.1:
Sơ đồ quan hệ của chống với chuyển dịch của
thân t ờng trong quá trình đào đất. a, b, c là trình tự
d
ào.
1, 2, 3 lần l ợt là chuyển dịch của t ờng sau lần đào thứ
nhất, thứ hai, thứ ba
ca thõn tng t im chng tr lờn, phn ln ó xy ra trc khi lp t
tng chng di (xem hỡnh 1.1).
3) Mụ men un ca thõn

tng t im chng di tr
lờn, phn ln tr s ca nú l
phn d cũn li trc khi lp
t tng chng di. Cn c
vo cỏc hin tng thc o
ny Sachipana a ra phng
phỏp tớnh lc trc thanh
chng mụmen thõn tng
khụng bin i theo quỏ trỡnh
o t, nhng gi nh c
bn ca nú l: (xem hỡnh 1.2)
1. Trong t cú tớnh dớnh,thõn tng xem l n hi di vụ hn;
2. p lc t thõn tng t mt o tr lờn phõn b theo hỡnh tam giỏc, t
mt o tr xung phõn b theo hỡnh ch nht ( ó trit tiờu ỏp lc t tnh
bờn phớa o t);
3. Phn lc chng hng ngang ca t bờn di mt o chia lm 2
vựng: vựng do t ti pỏ lc t b ng cú cao l l; v vựng ỏn hi cú
quan h ng thng vi bin dng ca thõn tng:
4. Sau khi lp t chng s xem l im chng bt ng;
5. Sau khi lp t tng chng di thỡ xem tr s lc trc ca tng chng
trờn duy trỡ khụng i, cũn thõn tng t tng chng di tr lờn vn duy trỡ
v trớ c.
Nh vy, cú th chia ton b mt ct ngang lm ba vựng, tc l vựng t
hng chng th k cho n mt o, vựng do v vựng n hi t mt o tr
13
-x
+
x
h
0k

N
1
h
1k
h
2k
N
2
N
3
N
k
h
lk
h
kk
-y
+
y
1
2
l
2
n(h0k+x)
Hình 1.2:
Sơ đồ tính toán theo ph ơng pháp
Sachipana.
1. Vùng dẻo; 2. Vùng đàn hồi
xung, lp phng trỡnh vi phõn n hi. Cn c vo iu kin biờn v iu
kin liờn tc ta cú th tỡm c cụng thc tớnh lc trc N

k
ca tng chng th
k, cng nh cụng th ni lc v chuyn v ca nú. Cn lu ý l do cụng thc
cú cha hm s bc 5 ca n s nờn phộp tớnh khỏ phc tp.
1.2.2. Phng phỏp s gia tớnh tng chn nhiu thanh chng.[7]
Tng chn nhiu chng hoc nhiu neo, nu ỏp dng phng phỏp tớnh
truyn thng l khụng k n bin dng
ca chng v neo trong quỏ trỡnh thi cụng
o t v ta c kt qu: ly mụmen
chng un bờn khụng o lm chớnh, nu
tớnh theo phng phỏp dm ng tr thỡ
cng thu c kt qu tng t nh hỡnh
1.3 ó th hin rừ. Trong thc t thi cụng,
khi o t, thõn tng ó cú chuyn dch,
chng hoc neo c lp t vo khi thõn
tng ó cú chuyn v ri, nh th hin
trong hỡnh 1.1
C th i vi phng phỏp s gia, xột
cho tng liờn tc trong t, ta ch ly mt
một di lm n v tớnh toỏn v xem nú l mt dm múng n hi chu tỏc
ng ca ỏp lc t; tỏc ng ca t vo tng cú th biu thi bng mt ht
thng lũ xo t ging nh mụ hỡnh Winkler, cũn h s cng K ca lũ xo
thỡ xỏc nh bng nh ngha K =

,/N
l chuyn v tỡm c ca
Boussinesq t lý thuyt n hi, N l lc tng ng. K xỏc nh l tham s
ca mụun bin dng E
0
ca t, h s Poisson à

s
, din tớch t chu nộn l b
i
ì
d do lũ xo lm i din nh c th hin trờn hỡnh. i vi lũ xo t t
mt o tr lờn nu l chu kộo thỡ lũ xo khụng gõy ra tỏc ng vỡ t khụng
14
Hình 1.3:
Sơ đồ tính theo
ph ơng pháp dầm t ơng đ ơng
Bên
thành
hố
Chống
ngang
chịu lực kéo, cho diện tích mà lò xo làm địa diện cho đất chịu nén là b
i
×
d, d
là độ rộng của phần tử tường, thường lấy
d =1m, thì áp lực phân bố tác động trên diện tích ấy là :
db
x
q
i
i
i
×
=
Cho d < b, từ lời giải của Boussinesq có thể tính được chuyển vị

∆
dưới
tác dộng của q
i
là:
ω
µ
ω
µ
0
2
0
2
)1()1(
dEb
dx
E
dq
i
sis
−
=
−
=∆
Thì có được:
ωµ
)1(
2
0
s

i
i
bEx
k
−
=
∆
=
b
1
b
2
b
3
b
4
x
1
x
2
x
3
x
4
b
i
l
q

=

i
x
i
b
x
d
i
MÆt hè ®µo
H×nh 1.4:
S¬ ®å tÝnh to¸n theo ph ¬ng ph¸p sè gia
ω
là hệ số hình dạng có liên quan với b/d, khi b/d =1,0;
ω
=0,8; khi b/d=1,5;
ω
= 1,08; khi b/d = 2;
ω
= 1,22. Bởi vì K
i
tương ứng với các lớp đất khác nhau
có thể phản ánh bằng E
s
, do đó E
s
của lớp đất cứng là lớn thì k
i
tương ứng
cũng lớn, cho nên k
i
được xác định từ đó có thể xét đến chênh lệch của k

i
của
lớp mềm và lớp cứng, phương pháp này có thể lập thành chương trình máy
15
tính và đã được vận dụng vào nhiều công trình trong thực tế, đã chứng minh
tính toán và kết quả thực đo là tương đối gần nhau.
1.2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn.[7]
Hiện nay phương pháp phần tử hữu hạn được dùng tương đối phổ biến
để phân tích kết cấu tường liên tục trong đất, ở đây chỉ nêu lên một vài
phương pháp tính nổi bật.
1.2.3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn bản mỏng trên nền đàn hồi
Phương pháp này thường đem phần thân tường ở trên mặt đáy móng lý
tưởng hóa là phần tử bản mỏng chịu uốn. Đem phần tử thân tường ở trong đất
xem là phần tử bản mỏng trên nền đàn hồi Winkler, phần tử bản mỏng có thể
không đẳng hướng theo các chiều, cũng có thể là đẳng hướng theo các chiều,
chống hoặc neo có thể xem là phần tử thanh thẳng phụ thêm. Phương pháp
này có thể thích dụng với việc phân tích kết cấu tổ hợp tường liên tục trong
đất với dầm, bản, cột
1.2.3.2. Phương pháp phân tử hữu hạn vỏ mỏng trên nền đàn hồi
Phương pháp này đem tường liên tục trong đất và kết cấu bên trên xem
là vỏ mỏng phẳng hoặc không gian hợp thành bởi các phần tử bản mỏng hình
tam giác, đem nền đàn hồi Winkler và các thanh khác lý tưởng hóa thành
phần tử lò xo phụ thêm nối với nút của phần tử vỏ. Phương pháp này thích
dụng với công trình tường ngầm trong đất có bố trí kết cấu và điệu kiện chịu
lực tương đối phức tạp.
Hai loại phương pháp này đều thiết lập trên mô hình đàn hòi của đất,
chúng tỏ ra đơn giản, tính toán cũng tương đối thuận tiện. Nhưng mà, trong
vùng đất yếu, đất có tính lưu biến, biến dạng của hố móng (biến dạng của thân
tường, đất) sẽ tăng theo thời gian, khi phân thành từng khoảng để đào, tác
dụng không gian của phần đất lưu lại có tác dụng khống chế rất tốt đối với

biến dạng của hố móng. Cũng tứ là nói, hai nhân tố thời gian và không gian
16
đồng thời phối hợp khống chế sẽ có tác dụng giảm bớt một cách hưu hiệu
biến dạng của hố móng. Loại hiệu ứng không gian – thời gian này, hai
phương pháp trên đây không có cách nào có thể dùng để miêu tả được, do đó
cũng không thể thỏa mãn được yêu cầu tin học hóa thi công hiện nay.
Hiện nay phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều (2D) và phương pháp
phần tử hữu hạn ba chiều (3D) phát triển rất nhanh, nhưng chương trình này
chỉ giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều.
1.2.3.3. Phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều
1) Lựa chọn mô hình của đất: căn cứ vào các yêu cầu của công trình thực tế
và yêu cầu nghiên cứu khác nhau, quan hệ ứng suất – biến dạng của đất có thể
lựa chọn là quan hệ đàn hồi, đàn dẻo, đàn nhớt, đàn dẻo nhớt … từ đó lựa
chọn ra điều kiện bền và điều kiện chảy tương ứng. Sau đó thông qua các số
liệu thí nghiệm trong phòng và ngoài thực địa, số liệu thực đo ở hiện trường
để lựa chọn các thông số thích đáng của đất.
2) Đối với thân tường, thanh chống và thanh neo, với điều kiện khống chế
chuyển vị ngang của thân tường, có thể xem chúng đều làm việc trong phạm
vi đàn hồi tuyến tính.
3) Xác định trạng thái ban đầu:
Theo trạng thái thực tế của công trình trước khi bắt đầu đào hố móng, mô
phỏng gia tải đểtính toán một lần, thu được trường ứng suất và xem đó là
trường ướng suất ban đầu.
4) Điều kiện biên và phạm vi tính toán: Khi hình thức kết cấu, điều kiện môi
trường, phân bố tải trọng, điều kiện thi công… của tường liên tục trong đất
đều là đối xứng thì có thể lựa chọn một bên của trục đối xứng làm đối tượng
nghiên cứu phân tích. Phạm vi ảnh hưởng của nó đối với biên bên lưng tường,
có thể lấy ở chỗ lớn hơn một lần độ cao tường (tổng độ cao tới đáy tường)
xem là điểm gối bất động. Đối với biên theo chiều đáy tường, khi đáy tường
17

đặt trên tầng đất cứng rắn thì tầng đất cứng rắn sẽ là biên bất động. Khi tầng
đất trong phạm vi đáy tường vẫn là tương đối mềm yếu thì biên lấy ở chỗ
dưới đáy tường lớn hơn (B-D)/
2
(B là chiều rộng hố móng, D là độ sâu cắm
vào trong đất) xem là điểm gối bất động.
5) Phân chia phần tử và lựa chọn phần tử: Khi phân chia đơn nguyên phải
phục tùng các quy định sau: trên phần tử phân chia bắt buộc phải thể hiện
chính xác trạng thái của đất và hình thức kết cấu xem là đối tượng nghiên cứu
cũng như trình tự thi chông…; ở vùng dự tính là tập trung ứng suất, phải chia
nhỏ và mau hơn. Xét đến tính liên tục và tính mềm của vật kết cấu và đất phải
quyết định số lượng phần tử cần thiết với mức độ nhỏ nhất.
Khi lựa chọn phần tử, có thể đem nền đất chia thành phần tử phẳng tám nút
cùng tham số, thân tường vừa có thể chia thành phần tử tám nút cùng tham số,
lại cũng có thể chia thành phần tử dầm; chống hoặc neo được xem là phần tử
thanh hai lực. Do xét thấy giữa thân tường và nền đất trong quá trình biến
dạng có thể sẽ sinh ra xô động, giữa thân tường và nền đất có thể dùng phần
tử tiếp xúc (còn gọi là phần tử Goodman) để mô phỏng. Phân chia phần tử
xem hình 1.5.
1
2 3
H×nh 1.5:
S¬ ®å
ph©n chia phÇn tö.
1. PhÇn tö mÆt tiÕp xóc.
2. PhÇn tö th©n t êng.
3. Chèng gi÷.
Khi dùng phương pháp phần tử hữu hạn cho bài toán phẳng, không nhất thiết
trước tiên phải giả thiết áp lực đất trên tường, tải trọng mà các phần tử phải
chịu chỉ là lực thể tích và lực mặt.

18
Ưu điểm của phương pháp nay không những ở chỗ có thể kể đến tác
dụng tương hỗ giữa đất với tường trong đất mà còn có thể tìm được lượng trồi
lên của hố móng, độ lún xuống của mặt đất và phạm vi vùng dẻo cũng như
quá trình phát triển trong đất, khi kết hợp với lý thuyết lưu biến của đất còn có
thể tìm được hiệu ứng thời gian của tham số.
1.3. Các phương pháp thi công tường tầng hầm nhà cao tầng
Trong những năm gần đây, sự phát triển không ngừng của công nghệ
thi công đã giúp cho việc xây dựng tầng hầm không còn là vấn đề khó khăn
phức tạp ở Việt Nam. Các công trình nhà cao tầng có tầng hầm đã xuất hiện
ngày càng nhiểu ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh…
Hiện nay các phương pháp thi công tầng hầm từ dưới lên (đào lộ thiên),
từ trên xuống (top – down) hay đồng thời cả phần thân và phần ngầm (down –
up) đang là những biện pháp được sử dụng phổ biến.
1.3.1. Phương pháp đào lộ thiên (đào đất trước sau đó thi công nhà từ
dưới lên). [5]
Đây là phương pháp cổ điển, áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn,
thiết bị thi công đơn giản. Toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế, có
thể dùng phương pháp đào thủ công hay đào máy phụ thuộc vào chiều sâu hố
đào, tình hình địa chất thủy văn, khối lượng đất cần đào và nó còn phụ thuộc
vào thiết bị máy móc, nhân lực của công trình. Sau khi đào xong, người ta cho
tiến hành xây nhà theo thứ tự bình thường từ dưới lên trên, nghĩa là từ móng
đến mái. Để đảm bảo cho hệ hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công
người ta dùng các biện pháp giữ vách đào theo các phương pháp truyền thống
nghĩa là ta có thể đào theo mái dốc tự nhiên (theo góc ma sát ϕ của đất). Hoặc
nếu khi mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng ta luy mái dôc hố đào thì
ta có thể dùng cừ để giữ tường hố đào.
19
Hình 1.6: Thi công phần ngầm bằng phương pháp đào lộ thiên [6]
Ưu điểm của phương pháp mày là thi công đơn giản, độ chính xác cao,

hơn nữa các giải pháp kiến trúc và kết cấu cho tầng hầm cũng đơn giản vì nó
giống phần trên mặt đất. Việc xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và việc
lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật cũng tương đối thuận tiện dễ dàng. Việc
làm khô hố móng cũng đơn giản hơn, ta có thể dùng bơm hút nước từ đáy
móng đi theo hố thu nước đã được tính toán sẵn.
Nhược điểm của phương pháp này là khi chiều sâu hố đào lớn sẽ rất
khó thực hiện, đặc biệt khi lớp đất bề mặt yếu. Khi hố đào không dùng hệ cừ
thì mặt bằng phải đủ rộng để mở ta luy cho hố đào. Xét về mặt an toàn cho
các công trình lân cận hay cho những công trình xây chen thì biện pháp này
không khả thi, còn xét về chiều sâu hố đào khi quá lớn nếu dùng biện pháp
này ta sẽ phải cử hành nhiều đợt, nhiều bậc và độ ổn định cũng như an toàn
cho thi công ta phải bàn đến.
20
1.3.2. Phương pháp thi công từ trên xuống (top – down)
Là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theo phương
pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dưới lên.
Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thể đồng thời vừa thi công
các tầng ngầm (bên dưới cốt ± 0,00, tức là cao độ mặt nền hoàn thiện của tầng
trệt công trình nhà) và móng của công trình.
Hình 1.7: Thi công phần ngầm theo phương pháp thi công top – down [5]
Trong công nghệ Top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi
công phần tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau này phần trên
đỉnh của tường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc
khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà. Tường
21
vây thi công theo công nghệ cọc nhồi bê tông tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt
tầng trệt (cốt không).
Trong trường hợp hệ tường vây được thi công tới mặt đất tự nhiên thấp hơn
cốt nền tầng trệt thì, thay vì thi công Top-down ngay từ tầng trệt, có thể bắt
đầu thi công top-down từ mặt nền tầng hầm thứ nhất (sàn tầng hầm đầu tiên),

bên dưới mặt đất. Khi đó, tầng hầm thứ nhất được thi công bằng phương pháp
từ dưới lên truyền thống, phần tường vây trên đỉnh có nhiệm vụ như hệ tường
cừ giữ thành hố đào. Trường hợp này cũng có thể gọi là bán Top-down hay
"Sơ mi" top-down (semi-top-down).
Trình tự thi của phương pháp thi công từ trên xuống [5]:
Bước 1: Thi công tường trong đất và cọc khoan nhồi trước. Cột của
tầng hầm cũng được thi công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền.
Bước 2: Người ta tiến hành đổ sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự
nhiên. Tầng trệt được tỳ lên tường trong đất và cột tầng hầm. Người ta lợi
dụng luôn các cột đỡ cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào đất và
vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng dưới.
Ngoài ra nó còn là cửa để tham gia thông gió, chiếu sáng cho việc thi công
đào đất…Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, người ta tiến hành đào đất qua
các lỗ cầu thang giếng trời cho đến cốt của sàn tầng thứ nhất (1C) thì dừng lại
sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn tầng 1C. Cũng trong lúc đó từ
mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân nghĩa là từ dưới lên.
Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà
liền với đầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, đó cũng là phần bản của
móng nhà. Bản này còn đóng vai trò chống thấm và chịu lực đẩy Acsimet.
Một vấn đề gặp phải khi áp dụng phương pháp này chính là việc phát
sinh nội lực khi thi công là khá lớn, sơ đồ thi công sai khác đáng kể so với sơ
đồ tính toán khi sử dụng.
22
Các sàn tầng hầm, sau khi thi công xong được xem là các gối tựa cho
tường, và số lượng gối tựa sẽ tăng theo số lượng sàn tầng hầm. Và khi tăng số
lượng gối tựa thì nội lực phát sinh trong tường sẽ được phân phối lại. Luận
văn này sẽ tính toán khảo sát để xác định cụ thể ảnh hưởng của việc phân phối
lại nội lực đó đối với chuyển vị của tường
1.3.3. Phương pháp thi công đồng thời phần ngầm và thân công trình
(down-up)

Phương pháp này tương tự như phương pháp thi công top – down khi
thi công phần ngầm, về cả trình tự và phương pháp.
Điểm khác biệt của phương pháp thi công down-up là người ta tiến
hành thi công đồng thời cả phần ngầm và phần thân công trình.
Hình 1.8: Thi công đồng thời phần ngầm và phần thân công trình
theo phương pháp thi công down – up [5]
Điều này giúp cho hệ kết cấu tường tầng hầm và phần thân khi được thi
công tạo nên hệ dầm khung nhiều nhịp do đó số lượng gối tựa tăng lên, trong
quá trình thi công nội lực trong tường giảm đi đáng kể. Điều đó có nghĩa là
23
khi thi công với trình tự khác nhau thì sơ đồ tính toán cũng sẽ khác nhau dẫn
đến nội lực và chuyển vị của tường thay đổi ở các mức độ khác nhau.
Ưu điểm của phương pháp này là:
- tiến độ thi công nhanh, không phải chi phí cho hệ thống chống
phụ, hệ thống giáo chống dầm sàn vì sàn thi công trên mặt đất.
- Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết
cấu công trình có độ bền và ổn định cao.
- Giảm nội lực trong tường và chuyển vị của tường, giảm mức độ
ảnh hưởng đến công trình ngầm lân cận tới mức tối thiểu.
Nhược điểm của phương pháp này:
- Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới hóa, ảnh
hưởng đến sức khỏe người lao động.
- Phải lắp đặt hệ thống thông gió chiếu sáng nhân tạo.
24
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG TẦNG
HẦM
2.1. Tải trọng tác dụng
2.1.1. Áp lực đất [10]
Áp lực đất tác dụng lên tường chắn là áp lực hông của khối đất phía sau
lưng tường. Theo Terzaghi, dưới ảnh hưởng của trọng lực, khối đất sau lưng

tường luôn có xu hướng chuển động và khi gặp sự chống đỡ của tường sẽ tạo
ra áp lực tác dụng lên tường. Áp lực này không những phụ thuộc vào tính chất
cơ học của đất, kích thước của tường, bề mặt mái dốc tự nhiên mà còn phụ
thuộc vào đặc tính chuyển vị của tường.
Trong lý luận áp lực đất, người ta thường xét 3 loại áp lực: áp lực đất
chủ động, áp lực đất bị động và áp lực đất tĩnh với 3 loại chuyển vị tương đối
giữa tường và đất.
2.1.1.1. Áp lực đất chủ động
Áp lực chủ động là áp lực của đất tác dụng lên tường chắn từ phía đất,
làm cho tường chuyển dịch về phía trước hoặc quay một góc nhỏ quanh mép
trước của chân tường.
E
a
A
C
B
H×nh 2.1:
¸
p lùc do l¨ng thÓ tr ît sau l ng t êng g©y chuyÓn vÞ cho t êng
a. chuyÓn vÞ ngang b. chuyÓn vÞ xoay
E
a
A
C
B
a) b)
H íng tr ît
MÆt tr ît
H íng tr ît
MÆt tr ît

Khi tường dịch chuyển về phía trước, khối đất sau lưng tường sẽ dãn ra,
áp lực đất chủ động cũng giảm đi. Đến một trạng thái giới hạn gọi là trạng
25