ảnh hưởng của lực kích đến chuyển vị, nội lực của hệ chống, tường vây bêtông cốt thép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
-----------------------------------------------

PHẠM QUAN ĐẰNG

ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC KÍCH ĐẾN CHUYỂN VỊ, NỘI
LỰC CỦA HỆ CHỐNG, TƯỜNG VÂY BÊTÔNG CỐT THÉP
Chuyên ngành

: Xây dựng Công trình dân dụng và Công nghiệp

Mã số chuyên ngành

: 60 58 02 08

LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. DƯƠNG HỒNG THẨM

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2015


TÓM TẮT

Giải pháp thiết kế và biện pháp thi công tầng hầm là quan trọng trong thi công hố
đào sâu. Biện pháp thi công đào mở sử dụng tường vây và hệ chống làm kết cấu chống
đỡ ít nhiều ảnh hưởng đến các công trình xung quanh. Các yếu tố ảnh hưởng có thể do
nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó chuyển vị của hệ tường vây có vai trò khá quan
trọng, ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế, và thi công.

Gần đây, biện pháp kích trước trong hệ chống được sử dụng, nhưng chưa có quy tắc
cụ thể. Hơn nữa các nghiên cứu cho rằng hệ chống đỡ hố đào có ảnh hưởng lớn đến
chuyển vị của tường vây trong quá trình thi công tầng hầm. Với hệ thanh chống có độ
cứng đủ lớn và các biện pháp kích tải thích hợp, chuyển vị của tường chắn sẽ giảm
đáng kể trong quá trình thi công. Luận văn này nghiên cứu “ảnh hưởng của lực kích
đến chuyển vị, nội lực của hệ chống, tường vây bê tông cốt thép” trong bài toán thiết
kế thi công hố đào sâu.
Luận văn sử dụng mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 2D với ứng xử mô hình đất
Hardening Soil, mô phỏng trình tự thi công hố đào sâu của một công trình thực tế:

công trình “Trung tâm thương mại văn phòng Hải Quân địa chỉ số 15 đường Lê Thánh
Tôn, quận 1, Tp.HCM” đã thi công có số liệu quan trắc, để tìm ra bộ thông số đất phù
hợp với mô hình tính toán. Sau đó, phân tích ảnh hưởng của lực kích đến chuyển vị,
nội lực tường vây, hệ giằng chống bằng cách chạy bài toán Plaxis với các trường hợp
kích.

Dự án Trung tâm thương mại văn phòng Hải Quân có diện tích xây dựng 4500m2,
gồm 4 tầng hầm. Tường vây bê tông cốt thép dày 0.8m sâu 37m từ mặt đất tự nhiên.
Biện pháp thi công đào mở với 4 lớp hệ chống thép hình: lớp 1-H350, lớp 2-2H350 lớp
3 và 4-2H400. Chiều sâu đào lớn nhất ở đáy hố pít -18.15m từ mặt đất tự nhiên.
iii


Với mục đích tìm hiểu ứng xử của tường vây, hệ chống trong bài toán hố đào sâu
khi gia tải kích trong hệ chống gồm: ảnh hưởng lực kích đến chuyển vị tường chắn,
nội lực của hệ chống và tường vây; đưa ra quy trình kích hay tải kích phù hợp với
trường hợp cụ thể bài toán phân tích; làm cơ sở cho bài toán thiết kế thi công hệ
chống hố đào sâu sử dụng kích.

Luận văn thực hiện so sánh chuyển vị tường vây, giữa mô hình và kết quả quan trắc

thực tế trong các giai đoạn thi công trong bài toán phân tích ngược để tìm bộ thông số
đất phù hợp; sau đó phân tích so sánh chuyển vị, nội lực hệ chống, tường vây mô hình
các giai đoạn thi công: từ giai đoạn thi công đào đất lần 1 đến giai đoạn sau khi lắp hệ
chống thứ 4 (lớp 4).
Trình tự nghiên cứu trong luận văn: giải bài toán phân tích ngược tìm bộ thông số
đất phù hợp; chạy bài toán không gia tải kích với mô hình đất vừa tìm được; chạy bài
toán với giá trị lực kích trong các hệ chống khác nhau, gồm 16 trường hợp, giá trị lực

kích trong mỗi hệ chống có mối quan hệ với nội lực hệ chống bài toán không gia tải
kích; phân tích rút ra nhận xét, kết luận.
Kết quả đạt được: lực kích có tác dụng làm giảm chuyển vị ngang tường vây; khi
gia tải kích cho hệ chống, nội lực mômen tường vây thay đổi: mômen bên trong tường
vây bên trên hố đào giảm, mômen bên ngoài tường vây bên trên hố đào tăng, mômen
ngoài tường vây dưới đáy tường vây giảm; khi áp đặt lực kích ở một tầng chống nội
lực (lực nén) trong tầng chống tăng lên, nội lực hệ chống liền kề có xu hướng giảm; áp

dụng kích gia tải trước cho bài toán thiết kế thi công hố đào nhằm phân phối lại nội lực
trong hệ chống, cũng như tường vây.
Từ khóa: hố đào sâu, đào mở, lực kích, gia tải trước, phần tử hữu hạn, Plaxis, tường
vây.

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CD

: Cố kết thoát nước (Consolidated Drained)

CPT

: Thí nghiệm xuyên tĩnh (Cone Penetrometer Test)

CU

: Cố kết không thoát nước (Consolidated Undrained)

DPT

: Thí nghiệm xuyên động (Dynamic Penetrometer Test)

GL

: Kể từ mặt đất tự nhiên (Ground Level)

KNCL

: Khả năng chịu lực

MĐTN

: Mặt đất tự nhiên

MNN

: Mực nước ngầm

NL

: Nội lực

PMT

: Thí nghiệm nén ngang Menard (Pressiometer Menard Test)

PP

: Phương pháp

PTHH

: Phần tử hữu hạn

TCXDVN

: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

SPT

: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test)

TH

: Trường hợp

TC

: Thi công

TP. HCM

: Thành phố Hồ Chí Minh

UU

: Không cố kết, không thoát nước (Unconsolidated Undrained)

VST

: Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (Van Shear Test)

vii


4

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: GIỚI THIỆU

1

1.1.Giới thiệu chung, tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1

1.2.Đối tượng nghiên cứu......................................................................................................................2
1.3.Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................................................2
1.4.Phương pháp nghiên cứu.................................................................................................................3
1.5.Nội dung nghiên cứu .......................................................................................................................3
1.6.Giới hạn của nghiên cứu .................................................................................................................3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

4

2.1.Giới thiệu. ........................................................................................................................................4
2.2.Các kết quả nghiên cứu trước đây...................................................................................................5
2.3.Phần tử hữu hạn rất hữu ích cho nghiên cứu hố đào sâu................................................................7
2.4.Nghiên cứu hiện trường về hố đào sâu ...........................................................................................7
2.5.Những nghiên cứu trong nước về hố đào sâu .................................................................................9
2.6.Những nghiên cứu về ảnh hưởng của lực kích .............................................................................10
2.7.Một số dạng hố đào sâu, hệ chống. ...............................................................................................14

iv


5

2.7.1.Một số dạng hố đào sâu .........................................................................................................14
2.7.2.Một số dạng giằng chống hố đào sâu. ...................................................................................16
2.7.3.Cấu tạo hệ chống hố đào sâu. ................................................................................................17

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

18

3.1.Lý thuyết đàn hồi áp dụng trong đất .............................................................................................18
3.1.1.Thông số thường dùng ..................................................................................................... 18
3.1.2.Môđun thoát nước và môđun không thoát nước ............................................................... 18
3.1.3.Phạm vi áp dụng lý thuyết đàn hồi ................................................................................... 18
3.2.Lý thuyết biến dạng dẻo áp dụng cho đất .....................................................................................20
3.2.1.Đường bao cực hạn ......................................................................................................... 20
3.2.2.Nguyên lý Mohr-Coulomb ............................................................................................. 21
3.3.Lý thuyết áp lực đất chủ động, bị động ........................................................................................22
3.4.Áp lực đất lên tường vây hố đào ...................................................................................................24
3.4.1.Áp lực đất lên tường vây đối với đất cát và đất sét: ....................................................... 24
3.4.2.Áp lực đất lên tường vây trong đất nhiều lớp. ............................................................... 25
3.5.Khảo sát địa chất, một số thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất .........................................26
3.5.1.Lựa chọn phương pháp khảo sát địa chất ....................................................................... 26
3.5.2.Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất ................................................................... 27
3.6.Tính toán nội lực trong thanh giằng chống-Phương pháp Sachipana ..........................................30
3.7.Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị đất quanh hố móng ...........................................................32
3.8.Ảnh hưởng hệ chống đến chuyển vị tường chắn trong quá trình thi công ..................................32
3.8.1.Ảnh hưởng của độ cứng tường chắn ..........................................................................................32

iv


6

3.8.2.Ảnh hưởng của độ cứng hệ chống .............................................................................................32
3.8.3.Khoảng cách của hệ chống.........................................................................................................34
3.8.4.Ảnh hưởng của việc gia tải trước ...............................................................................................34
3.9.Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn và độ lún bề mặt đất tự nhiên ...............................35
3.10.Ứng dụng phần tử hữu hạn plaxis để phân tích bài toán hố đào sâu .........................................36

3.10.1. Hai mô hình tính thông dụng: Mohr-Coulomb và Hardening Soil ............................. 36
3.10.2. Tìm hiểu các thông số cho mô hình............................................................................. 40
3.10.3. Điều kiện thoát nước (drained) và không thoát nước (undrained) .............................. 43
3.10.4. Điều kiện biên cho bài toán ......................................................................................... 44
3.10.5. Chia lưới phần tử trong Plaxis ..................................................................................... 46
3.11.Quan trắc trong quá trình thi công hố đào sâu ............................................................................47
3.12.Kích thủy lực (hydraulic jack) ....................................................................................................48
3.13.Hệ số an toàn ...............................................................................................................................49

CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH CỤ THỂ

50

4.1.Giới thiệu phương pháp nghiên cứu. ............................................................................................50
4.2.Sơ đồ nghiên cứu ...........................................................................................................................50
4.3.Phương pháp nghiên cứu...............................................................................................................51
4.3.1.Khảo sát tổng quan ......................................................................................................... 51
4.3.2.Dữ liệu sưu tầm. ............................................................................................................. 52
4.3.3.Mô phỏng trường hợp thực tế. ....................................................................................... 52
4.3.4.Nghiên cứu thông số và so sánh kết quả. ....................................................................... 52
4.4.Giải bài toán phân tích ngược .......................................................................................................53
4.4.1.Giới thiệu công trình nghiên cứu ................................................................................... 53

iv


7

4.4.2.Điều kiện địa chất .......................................................................................................... 53
4.4.3.Tường vây ...................................................................................................................... 56

4.4.4.Sàn tầng hầm .................................................................................................................. 57
4.4.5.Hệ chống ........................................................................................................................ 57
4.4.6.Phụ tải mặt đất................................................................................................................ 58
4.4.7.Mực nước ngầm ............................................................................................................. 60
4.4.8.Điều kiện biên ................................................................................................................ 60
4.4.9.Trình tự thi công thực tế mô phỏng trong PLAXIS ....................................................... 60
4.4.10. Dữ liệu tham chiếu từ thực tế thi công ........................................................................ 63
4.4.11. Kết quả: ....................................................................................................................... 66
4.5.Giải bài toán không gia tải kích với bộ thông số đất vừa tìm được .............................................72
4.5.1.Giá trị đầu vào của mô hình ........................................................................................... 72
4.5.2.Kết quả ........................................................................................................................... 72
4.6.Giải bài toán gia tải kích theo các trường hợp ..............................................................................80
4.6.1.Ý tưởng .......................................................................................................................... 80
4.6.2.Các trường hợp kích ....................................................................................................... 80
4.6.3.Kết quả ........................................................................................................................... 85
4.6.4.Nhận xét ....................................................................................................................... 109

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

110

5.1.Kết luận ........................................................................................................................................110
5.2.Kiến nghị......................................................................................................................................110

iv


8

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 2. 1. Ảnh hưởng của việc đào đất đến chuyển vị của tường, độ lún mặt đất và ảnh
hưởng đến kết cấu xung quanh .........................................................................................4
Hình 2. 2. Biểu đồ thực nghiệm dự tính độ lún của đất quanh hố móng (Peck, 1969).....6
Hình 2. 3. Quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất và độ lún lớn nhất với chiều sâu đào
theo Ou và cộng sự (1993) ................................................................................................8
Hình 2. 4. Hình ảnh đối tượng nghiên cứu, công trình South Link, Sl 10, Stockhom
trong bài báo của tác giả Phùng Đức Long .....................................................................10
Hình 2. 5. Hình ảnh kết quả nghiên cứu của tác giả Phùng Đức Long (2011) ...............11
Hình 2. 6. Một số hình ảnh kết quả nghiên cứu của Yang, Ku-Seung và Oh, Sung-Nam
(2000) ..............................................................................................................................13
Hình 2. 7 Hình ảnh một số biện pháp thi công tầng hầm thường gặp (Nguồn: Công ty
Hòa Bình) ........................................................................................................................15
Hình 2. 8. Một số hình ảnh biện pháp thi công đào mở thường gặp (Nguồn: Công ty
Hòa Bình) ........................................................................................................................16
Hình 2. 9. Một số hình ảnh dạng thanh chống thường gặp (Nguồn: Công ty Hòa Bình)
.........................................................................................................................................17
Hình 2. 10. Cấu tạo hệ giằng chống (Nguồn: Công ty Hirose Maruken VietNam) .......17
Hình 3. 1. Đường biểu diễn ứng suất biến dạng tương đối ở các trạng thái ...................19
Hình 3. 2. Đường bao cực hạn ........................................................................................20
Hình 3. 3. Đường thẳng Coulomb ...................................................................................21
Hình 3. 4. Quan hệ giữa áp lực đất với chuyển vị của tường chắn. ................................23
Hình 3. 5. Áp lực phân bố lên tường vây theo Peck (1969b). ........................................24
Hình 3. 6. Hố đào nhiều lớp đất .....................................................................................26
Hình 3. 7. Vòng tròn Mohr ứng suất điển hình và đường bao sức chống cắt ở trạng thái
giới hạn cho các thí nghiệm UU, CU và CD trên các mẫu đất sét quá cố kết. ...............29
Hình 3. 8 Quan hệ ứng suất-biến dạng của đất trong lịch sử chịu tải. ............................29
Hình 3. 9. Sơ đồ tính toán xác định nội lực trong thanh chống theo Sachipana .............30
Hình 3. 10. Sơ đồ tính toán gần đúng nội lực trong thanh chống theo Sachipana ..........31
v

9

Hình 3. 11. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn với cây chống có độ cứng lớn
.........................................................................................................................................33
Hình 3. 12. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn với cây chống có độ cứng nhỏ
.........................................................................................................................................33
Hình 3. 13. Quan hệ giữa áp lực đất, lực cây chống và phản lực của đất .......................35
Hình 3. 14. Hình dáng độ lún bề mặt đất (so với hình dạng chuyển vị của tường vây) .35
Hình 3. 15. Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dạng (làm việc đàn hồi và dẻo lý tưởng) ...36
Hình 3. 16. Mặt phá hoại Mohr-Coulomb trong không gian ứng suất ...........................37
Hình 3. 17. Mặt chảy dẻo của mô hình Hardening soil ..................................................39
Hình 3. 18. Cách xác định Eoedref và E50ref trong mô hình Hardening Soil ......................41
Hình 3. 19. Hình mô tả mặt bằng và mặt cắt để phân tích điều kiện biên ......................44
Hình 3. 20. Điều kiện biên lưới phần tữ hữu hạn............................................................45
Hình 3. 21. Khoảng cách biên yêu cầu khi phân tích chuyển vị của tường hay độ lún
nền ...................................................................................................................................45
Hình 3. 22. Kích thước hình học hố đào khi mô hình bằng phần mềm Plaxis. ..............46
Hình 3. 23. Lưới phần tử hữu hạn phân tích hố đào sâu .................................................47
Hình 3. 24. Thiết bị đo nghiêng (Inclinometer) (Nguồn: internet và Công ty Hòa Bình)
.........................................................................................................................................48
Hình 3. 25. Kích thủy lực (Nguồn: Công ty Hòa Bình) ..................................................49
Hình 3. 26. Mối quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất của tường, độ cứng hệ chống và
hệ số an toàn chống lại sự phá hủy bùng nền (Clough và O’Rourke, 1990) ..................49
Hình 4.0. Sơ đồ nghiên cứu….........................................................................................54
Hình 4. 1. Mặt bằng, mặt cắt hình trụ hố khoan địa chất ...............................................54
Hình 4. 2. Hiện trạng công trình và công trình lân cận (nguồn công ty Hòa Bình)........58
Hình 4. 3. Hình ảnh mô tả công trình lân cận và thể hiện mặt cắt tính toán...................59
Hình 4. 4. Mô hình Plaxis mô phỏng bài toán hố đào ....................................................59
Hình 4. 5. Mặt cắt mô tả trình tự thi công tính toán........................................................61

Hình 4. 6. Mặt bằng bố trí hệ giằng chống thi công (nguồn công ty Hòa Bình) ............62
Hình 4. 7. Biểu đồ quan trắc mực nước ngầm bên ngoài hố đào theo các chu kỳ ..........65
Hình 4. 8. Chuyển vị ngang tường vây giữa mô hình và quan trắc chu kỳ 6 và chu kỳ 11
.........................................................................................................................................66
v


10

Hình 4. 9. Chuyển vị ngang tường vây giữa mô hình và quan trắc chu kỳ 18 và chu kỳ
25 .....................................................................................................................................67
Hình 4. 10. Chuyển vị ngang tường vây giữa mô hình và quan trắc chu kỳ 56 và chu kỳ
88 .....................................................................................................................................67
Hình 4. 11. Chuyển vị ngang tường vây giữa mô hình plaxis và quan trắc qua các chu
kỳ đào đất lắp hệ chống...................................................................................................68
Hình 4. 12. Biểu đồ bao mômen cho các giai đoạn thi công mô hình plaxis .................69
Hình 4. 13. Biểu đồ bao vật liệu đề xuất cho phù hợp với nội lực mômen tường vây các
giai đoạn thi công ............................................................................................................70
Hình 4. 14. Chuyển vị ngang tường vây giữa bài toán mô hình plaxis kích theo thiết kế
và bài toán không gia tải kích qua các chu kỳ ................................................................73
Hình 4. 15. Biểu đồ bao mômen giữa bài toán gia tải kích và không gia tải kích cho giai
đoạn thi công ...................................................................................................................74
Hình 4. 16. Chuyển vị ngang tường vây các giai đoạn thi công tổ hợp I (TH1-TH4)....87
Hình 4. 17. Biểu đồ bao mômen các giai đoạn thi công tổ hợp I (TH1-TH4) ................88
Hình 4. 18. Chuyển vị ngang tường vây các giai đoạn thi công TH5-TH8 ....................91
Hình 4. 19. Biểu đồ bao mômen các giai đoạn thi công TH5-TH8 ................................92
Hình 4. 20. Chuyển vị ngang tường vây các giai đoạn thi công tổ hợp III (TH9-TH12)
.........................................................................................................................................95
Hình 4. 21. Biểu đồ bao mômen các giai đoạn thi công tổ hợp III (TH9-TH12) ...........96
Hình 4. 22. Chuyển vị ngang tường vây các giai đoạn thi công tổ hợp IV (TH13-TH16)

.........................................................................................................................................99
Hình 4. 23. Biểu đồ bao mômen các giai đoạn thi công tổ hợp IV (TH13-TH16) .......100
Hình 4. 24. Chuyển vị ngang tường vây tại cao độ hệ chống 4 (-15.7mGL) giai đoạn
đào đất lần 5 với lực kích hệ chống 4 thay đổi .............................................................107
Hình 4. 25. Mômen lớn nhất tường vây giai đoạn đào đất lần 5 với lực kích hệ chống 4
thay đổi ..........................................................................................................................107
Hình 4. 26. Nội lực hệ chống 4 giai đoạn đào đất lần 5 với lực kích hệ chống 4 thay đổi
.......................................................................................................................................108
Hình 4. 27. Nội lực hệ chống 2, 3, 4 giai đoạn đào đất lần 5 với lực kích hệ chống 4
thay đổi ..........................................................................................................................108
v


11

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2. 1. Các nghiên cứu về chuyển vị ngang lớn nhất do đào đất của một số tác giả ..8
Bảng 2. 2. Các nghiên cứu về độ lún nền đất lớn nhất do đào đất của một số tác giả ......8
Bảng 2. 3. Các nghiên cứu trong nước về hố đào sâu .......................................................9
Bảng 3. 1. Lựa chọn phương pháp khảo sát theo loại đất ...............................................27
Bảng 3. 2. Hệ số thấm cho một số loại đất......................................................................41
Bảng 3. 3. Môđun biến dạng của đất theo một số tác giả ...............................................42
Bảng 3. 4. Bảng tra hệ số Rinter .....................................................................................43
Bảng 4. 1. Thông số đất (đã hiệu chỉnh) sử dụng để mô hình bài toán hố đào...............55
Bảng 4. 2. Thông số của tường chắn cho tính toán bằng phần mềm Plaxis 8.5 .............56
Bảng 4. 3. Các thông số bề dày và cao độ của sàn hầm..................................................57
Bảng 4. 4. Thông số độ cứng sàn hầm cho tính toán bằng phần mềm Plaxis 8.5...........57
Bảng 4. 5. Thông số độ cứng của các thanh chống tính toán bằng phần mềm Plaxis 8.5
.........................................................................................................................................58

Bảng 4. 6. Lịch sử đào đất từng giai đoạn tương ứng với chu kỳ quan trắc tường vây .63
Bảng 4. 7. Lịch sử lắp hệ chống từng giai đoạn tương ứng với chu kỳ quan trắc tường
vây ...................................................................................................................................63
Bảng 4. 8. Quan trắc cao độ mực nước ngầm qua các chu kỳ đào đất ..........................64
Bảng 4. 9. Các chu kỳ bài toán phân tích ngược qua các giai đoạn đào đất lắp hệ chống
.........................................................................................................................................66
Bảng 4. 10. Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây giữa bài toán gia tải kích theo
thiết kế và bài toán không gia tải kích ............................................................................75
Bảng 4. 11. Tỷ lệ chuyển vị ngang lớn nhất tường vây với chiều sâu đào giữa bài toán
gia tải kích theo thiết kế và bài toán không gia tải kích ..................................................75
Bảng 4. 12. Nội lực hệ chống (kN/m) các giai đoạn thi công: (a) bài toán không gia tải
kích ..................................................................................................................................76
Bảng 4. 13. Nội lực hệ chống (kN/m) các giai đoạn thi công: (b) bài toán gia tải kích
theo thiết kế .....................................................................................................................76
vi


12

Bảng 4. 14. Nội lực hệ chống (kN) các giai đoạn thi công: (a) bài toán không gia tải
kích ..................................................................................................................................77
Bảng 4. 15. Nội lực hệ chống (kN) các giai đoạn thi công: (b) bài toán gia tải kích theo
thiết kế .............................................................................................................................77
Bảng 4. 16. Tổng hợp nội lực hệ chống các giai đoạn thi công bài toán gia tải kích theo
thiết kế và bài toán không gia tải kích ............................................................................78
Bảng 4. 17. Khả năng chịu lực của hệ chống bằng thép hình theo TCXDVN 238-2005
.........................................................................................................................................79
Bảng 4. 18. Nội lực max của hệ chống các giai đoạn thi công bài toán không gia tải
kích ..................................................................................................................................80
Bảng 4. 19. Khả năng chịu lực so với nội lực các thanh chống bài toán không gia tải

kích ..................................................................................................................................81
Bảng 4. 20. Bảng giá trị (%) lực kích trong các hệ chống ..............................................82
Bảng 4. 21. Nội lực hệ chống giữa bài toán gia tải kích và bài toán không gia tải kích
cho giai đoạn đi xuống ....................................................................................................82
Bảng 4. 22. Các trường hợp giá trị lực kích (%) trong các hệ chống .............................83
Bảng 4. 23. Các trường hợp giá trị lực kích (kN/m) trong các hệ chống........................84
Bảng 4. 24. Chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp I (TH1-TH4)
qua các chu kỳ .................................................................................................................85
Bảng 4. 25. Nội lực tường vây max và tại cao độ các thanh chống tổ hợp I (TH1-TH4)
qua các chu kỳ .................................................................................................................85
Bảng 4. 26. Nội lực lớn nhất thanh chống trong các trường hợp tổ hợp I (TH1-TH4) ..86
Bảng 4. 27. Nội lực thanh chống giai đoạn đào đất lần 4 lắp hệ chống 4-kích, đào lần 5,
lần 6 các trường hợp tổ hợp I (TH1-TH4) ......................................................................86
Bảng 4. 28. Chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp II (TH5TH8) qua các chu kỳ .......................................................................................................89
Bảng 4. 29. Nội lực mômen tường vây max và tại cao độ các thanh chống tổ hợp II
(TH5-TH8) qua các chu kỳ .............................................................................................89
Bảng 4. 30. Giá trị nội lực lớn nhất thanh chống trong các trường hợp tổ hợp II (TH5TH8) ................................................................................................................................90
vi


13

Bảng 4. 31. Nội lực thanh chống giai đoạn đào đất lần 4 lắp hệ chống 4-kích, đào lần 5,
lần 6 các trường hợp tổ hợp II (TH5-TH8) ....................................................................90
Bảng 4. 32. Chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp III (TH9TH12) qua các chu kỳ .....................................................................................................93
Bảng 4. 33. Nội lực mômen tường vây max và tại cao độ thanh chống tổ hợp III (TH9TH12) qua các chu kỳ .....................................................................................................93
Bảng 4. 34. Giá trị nội lực lớn nhất thanh chống trong các trường hợp tổ hợp III (TH9TH12) ..............................................................................................................................94
Bảng 4. 35. Nội lực thanh chống giai đoạn đào đất lần 4 lắp hệ chống 4-kích, đào lần 5,
lần 6 các trường hợp tổ hợp III (TH9-TH12) ..................................................................94
Bảng 4. 36. Chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp IV (TH13TH16) qua các chu kỳ .....................................................................................................97

Bảng 4. 37. Nội lực mômen tường vây max và tại cao độ thanh chống tổ hợp IV (TH13TH16) qua các chu kỳ .....................................................................................................97
Bảng 4. 38. Giá trị nội lực lớn nhất thanh chống trong các trường hợp tổ hợp IV (TH13TH16) ..............................................................................................................................98
Bảng 4. 39. Nội lực thanh chống giai đoạn đào đất lần 4 lắp hệ chống 4-kích, đào lần 5,
lần 6 các trường hợp tổ hợp IV (TH13-TH16) ...............................................................98
Bảng 4. 40. Chênh lệch chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp I
với tổ hợp II ...................................................................................................................101
Bảng 4. 41. Chênh lệch chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống tổ hợp
III với tổ hợp IV ............................................................................................................102
Bảng 4. 42. Chênh lệch chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống Tổ hợp
III với Tổ hợp I ..............................................................................................................103
Bảng 4. 43. Chênh lệch chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống Tổ hợp
IV với Tổ hợp I .............................................................................................................104
Bảng 4. 44. Chênh lệch chuyển vị ngang tường vây tại các cao độ thanh chống Tổ hợp
IV với Tổ hợp II ............................................................................................................105
Bảng 4. 45. Giá trị chuyển vị ngang tường vây tại cao độ hệ chống 4 - giai đoạn đào đất
lần 5 ...............................................................................................................................106
Bảng 4. 46. Giá trị mômen lớn nhất tường vây - giai đoạn đào đất lần 5 .....................106
Bảng 4. 47. Giá trị nội lực hệ chống tầng chống 4 - giai đoạn đào đất lần 5 ................107
vi


1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu chung, tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng có xu hướng ngày một tăng, đi cùng
với số lượng là phát triển cả chiều cao và chiều sâu. Thi công xây dựng phần ngầm công
trình cần có biện pháp kỹ thuật thi công hợp lý nhằm đảm bảo điều kiện kỹ thuật cũng
như mang lại giá trị kinh tế.
Với điều kiện kỹ thuật, công nghệ thi công như hiện nay, tùy thuộc vào đặc điểm
công trình như chiều sâu hố đào, địa chất, địa chất thủy văn công trình... mà lựa chọn

giải pháp kết cấu và biện pháp thi công hợp lý. Giải pháp thiết kế và biện pháp thi công
tầng hầm là quan trọng trong quá trình thi công hố đào sâu.

Hiện tại, ở Việt Nam nói chung và Tp. HCM nói riêng, các biện pháp thi công tầng
hầm có thể kể đến như: thi công bottom-up, thi công top-down và bán top-down. Biện
pháp chắn giữ vách hố đào kết hợp với hệ chống sử dụng cừ larsen, tường barette, cọc
bê tông đường kính nhỏ, cọc secant pile, cọc xi măng đất (CDM) ... thường được sử
dụng trong biện pháp thi công đào mở. Việc thi công đào mở sử dụng tường vây và hệ
chống làm kết cấu chống đỡ ít nhiều ảnh hưởng đến các công trình xung quanh. Các yếu
tố ảnh hưởng có thể do nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó chuyển vị của hệ tường vây
có vai trò khá quan trọng, ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế, và thi công.
Việc tối ưu kết cấu chắn giữ chỉ đạt được một giới hạn nhất định, gần đây biện pháp
kích trước trong thanh chống được sử dụng, nhưng việc áp dụng kích trước trong hệ
chống chưa có quy tắc cụ thể. Hơn nữa các nghiên cứu cho rằng hệ chống đỡ hố đào
trong quá trình thi công tầng hầm ảnh hưởng quan trọng đến chuyển vị của tường chuyển
vây. Với hệ thanh chống có độ cứng đủ lớn và các biện pháp kích tải thích hợp, chuyển
vị của tường chắn sẽ giảm đáng kể trong quá trình thi công đào đất. Nên luận văn này
nghiên cứu “ảnh hưởng của lực kích đến chuyển vị, nội lực của hệ chống, tường vây
bê tông cốt thép” trong bài toán thiết kế thi công hố đào sâu.
Việc tính toán hiện nay chủ yếu dựa vào PTHH cho kết quả khá chính xác nhưng nó
phụ thuộc nhiều vào các thông số đầu vào của mô hình. Do hạn chế về sự hiểu biết đầy
đủ của cơ học đất, hơn nữa một số tính chất của đất cón khó biểu thị bằng định lượng,
các kết quả báo cáo khảo sát địa chất chưa đáp ứng được yêu cầu về các loại thí nghiệm,


2
hay các thí nghiệm chỉ phục vụ cho việc thiết kế phần móng của công trình do đó hồ sơ
khảo sát địa chất chưa đáp ứng yêu cầu thiết kế phần biện pháp thi công thi công phần
hầm. Do đó, khi sử dụng phương pháp PTHH Plaxis, và các số liệu quan trắc của một
công trình cụ thể đã thi công được dùng làm cơ sở để tìm bộ thông số của mô hình

Plaxis, làm cơ sở tính toán cho các bước tiếp theo.
1.2. Đối tượng nghiên cứu
Có 3 đối tượng được đưa vào xem xét: Ứng xử của hệ tường vây, các yếu tố liên hệ
đến chuyển vị ngang của tường và vấn đề gia tải kích trước.
+ Phân tích ứng xử của hệ chống và tường vây: Quan trắc trong quá trình thi công về
ứng xử của hệ chống và tường vây là cần thiết, nhằm để tiên đoán và đưa ra biện pháp
xử lý kịp thời.
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây: có thể kể đến như: chiều sâu
hố đào, chiều rộng hố đào, địa chất, địa chất thủy văn nói chung, biện pháp cũng như kỹ
thuật thi công, độ cứng của hệ chống đỡ,....
+ Hệ cây chống và tiến trình gia tải kích: độ cứng của hệ chống đỡ ít nhiều ảnh hưởng

đến chuyển vị của tường vây. Đối với hệ chống đỡ shoring bằng thép hình, hệ kích luôn
được sử dụng và trong thực tế lực kích thường xuyên được điều chỉnh như một biện
pháp giảm chuyển vị của hệ tường vây. Tuy nhiên, lực kích cần được điều chỉnh như
thế nào trong từng quá trình thi công đào theo giai đoạn và ảnh hưởng của nó lên nhiệm
vụ chắn giữ thành công hố đào, giảm chuyển vị ngang đến mức nào…vẫn chưa được
hiểu biết đầy đủ và được quan tâm thích đáng. Vì vậy, một vấn đề riêng đặt ra là nghiên
cứu ảnh hưởng của lực kích đến chuyển vị, nội lực của hệ chống, tường vây bê tông
cốt thép.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
- Làm rõ ứng xử của tường vây, hệ chống trong bài toán hố đào sâu thi công theo giai
đoạn.
- Làm rõ ảnh hưởng của lực kích đối với nội lực và ứng xử của hệ chống vách và
tường vây trong quá trình thi công hố móng đào sâu.
- Xây dựng cơ sở cho quy trình kích trước trong thiết kế thi công hệ chống hố đào sâu
thực tế.


3

1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết cho việc lựa chọn các thông số đất nền trong mô hình.
- Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của hệ chống đến chuyển vị của tường chắn tầng
hầm.
- Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D mô phỏng trình tự thi công hố đào
sâu của một công trình thực tế đã thi công có số liệu quan trắc thực tế; kỹ thuật phân
tích ngược số liệu quan trắc thực tế dược áp dụng, để tìm ra thông số đất phù hợp trên
mô hình tính toán cho kết quả đúng nhất sát với thực tế. Sau khi có thông số mô hình
đúng đắn rồi, phân tích ảnh hưởng của lực kích đến chuyển vị, nội lực tường vây, hệ
giằng chống được tiến hành.
1.5. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu ứng xử của hệ chống và tường vây trong quá trình thi công trong đó
xét đến vai trò của lực kích đến chuyển vị và nội lực của tường vây cũng như hệ thanh
chống; dữ liệu từ công trình Trung tâm thương mại văn phòng Hải Quân địa chỉ số 15
đường Lê Thánh Tôn, quận 1, Tp.HCM trong đó:
+ Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D mô hình trình tự thi công hố đào
sâu của một công trình thực tế đã thi công có số liệu quan trắc để tìm ra bộ thông số đất
phù hợp với mô hình tính toán.
+ Phân tích ảnh hưởng lực kích đến chuyển vị, nội lực tường chắn, cũng như nội lực
hệ chống.
+ Đưa ra quy trình kích hay tải kích phù hợp với trường hợp cụ thể bài toán phân tích.
1.6. Giới hạn của nghiên cứu
- Nghiên cứu chỉ xét sự tương quan giữa lực kích và kết cấu chắn giữ.
- Chỉ sử dụng PP PTHH plaxis 2D để mô hình → xem xét ứng xử tương quan giữa
lực kích và kết cấu chống đỡ.
- Chỉ nghiên cứu đối với 1 công trình cụ thể, chưa có tính khái quát cao cho các công
trình khác có chiều sâu đào khác nhau, thi công theo biện pháp khác nhau: đào mở sử
dụng hệ neo trong đất, cừ larsen,….và các công trình ở các khu vực địa chất khác nhau.
Cần có nhiều nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm để mức độ đánh giá ngày càng
chính xác hơn.

4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Giới thiệu.
Việc thiết kế biện pháp thi công một hố đào sâu tầng hầm phải quan tâm đến sự ổn
định và biến dạng của hệ chống đỡ: gồm tường vây, thanh chống ngoài ra còn có ổn
định của đáy hố đào phải đảm bảo không bị phá hủy. Hố đào ổn định là hố đào mà tường
vây không bị sụp đổ và đáy hố đào không bị mất kiểm soát hay bị đẩy trồi. Quá trình thi
công, ít nhiều ảnh hưởng đến chuyển vị cũng như độ lún của kết cấu xung quanh. Mức
độ ảnh hưởng phụ thuộc vào giá trị độ lún hay chuyển vị đứng của đất nền xung quanh,
chuyển vị này chịu tác động bởi kết cấu chắn giữ là tường vây (độ cứng) và hệ chống.
Nứt do nghiêng và biến
Trước khi đào
dạng công trình
Sau khi đào
Thanh chống

Chuyển vị tường chắn
Chuyển vị mặt đất
hm: chuyển vị ngang lờn nhất
tường chắn
Đáy hố đào

Tường chắn

Hình 2. 1. Ảnh hưởng của việc đào đất đến chuyển vị của tường, độ lún mặt đất và ảnh
hưởng đến kết cấu xung quanh

Độ cứng của hệ chống đỡ hố đào gồm tường vây và hệ thanh chống ít nhiều ảnh

hưởng đến chuyển vị của tường chắn.
Ổn định và biến dạng liên quan chặt chẽ với nhau. Khi hệ chống không đủ cứng,
tường không đủ cứng, áp lực từ đất sẽ gây biến dạng lên hệ tường và hệ giằng chống
dẫn đến việc mất ổn định của các yếu tố như đất nền xung quanh, đáy hố đào….Nếu độ
cứng hệ chống đỡ hố đào đủ lớn khi đó biến dạng và chuyển vị là nhỏ.
Hệ chống hố đào là kết cấu tạm thời phục vụ cho thi công, nên việc thiết kế hệ chống
cho hố đào bao gồm tường vây, thanh chống …. ngoài sự đảm bảo khả năng chịu lực


5
của kết cấu chống giữ mà còn đảm bảo điều kiện thi công với tình hình thực tế, và đảm
bảo tính kinh tế.
Ngày nay, phần tử hữu hạn là công cụ hữu ích được sử dụng để phân tích bài toán
thiết kế biện pháp thi công hố đào nhằm đánh giá chuyển vị, nội lực tường chắn cũng
như nội lực, biến dạng hệ thanh chống và ổn định đáy hố đào.
Ngoài việc tính toán, trong quá trình thi công phải tiến hành quan trắc chuyển vị
ngang tường vây cũng như nội lực hệ giằng chống để kiểm chứng lại bài toán thiết kế,
làm cơ sở dữ liệu cho những lần thiết kế sau và có biện pháp xử lý kịp thời.
2.2. Các kết quả nghiên cứu trước đây
 Tổng kết nghiên cứu của O’Rourke (1981)
O’Rourke đã nghiên cứu chuyển vị đất nền gây ra bởi hố đào sâu có hệ chống và
hoạt động thi công liên quan. Ông đã chỉ ra sự quan trọng của việc chuẩn bị công trường
lên chuyển vị của đất nền, ảnh hưởng của việc hạ mực nước ngầm, thi công tường vây
lên chuyển vị ... Tác giả cũng nghiên cứu quan hệ giữa hình dạng chuyển vị của tường
hố đào, tỷ số chuyển vị ngang và đứng của mặt đất nền bằng cách xem xét dữ liệu thực
hiện từ bảy trường hợp nghiên cứu. O’Rourke cũng kết luận từ những phân tích rằng tỷ
số chuyển vị ngang trên chuyển vị đứng là 1.6 đối với biến dạng công-son thuần túy và
0.6 đối với biến dạng phình trồi thuần túy của tường vây. O’Rourke cũng nêu ra những
kết luận về tác động của độ cứng hệ chống, việc ứng suất trước của thanh giằng chống
và tính toán thời gian của việc lắp chống. Tác giả nhận xét rằng độ cứng hữu hiệu của

chống có thể thấp hơn 2% so với độ cứng chuẩn (AE/L) do hiệu ứng nén tại vị trí liên
kết và hiệu ứng uốn của giằng chống.
 Đặc tính của đất là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện hố đào sâu.
Loại đất là quan trọng vì việc thực hiện hố đào chi phối bởi sự tương tác giữa đất và
hệ thống chống giữ. Theo Peck, dịch chuyển của tường và độ lún của đất trong đất cứng
(đất cát hay sét cứng) sẽ có trị số nhỏ hơn so với trong đất mềm (sét yếu, cứng vừa, bùn).
Peck (1969) đã tóm tắt những thông tin từ những trường hợp nghiên cứu trên chuyển
vị đất nền lân cận với hố đào và chỉ ra rằng chuyển vị phía sau hố đào có liên quan đến
loại đất. Theo những ý chính sử dụng để phân tích nội lực của thanh chống của hố đào
sâu dựa trên cơ sở tương tác kết quả đo đạc. Peck đã thiết lập biểu đồ chuyển vị gây ra


6
bởi thực hiện hố đào xem hình 2.2. Có thể thấy trên hình, tác giả đề nghị 3 vùng biểu đồ
chuyển vị dựa trên điều kiện đất nền.

Vùng I: Đất cát và sét cứng (cu > 30kPa)
Vùng II: Sét rất mềm đến mềm (cu < 30kPa)
Vùng 3: Sét rất mềm đến mềm ở độ sâu dưới đáy hố móng

Hình 2. 2. Biểu đồ thực nghiệm dự tính độ lún của đất quanh hố móng (Peck, 1969)

 Lắp đặt thanh chống là yếu tố quyết định để giảm thiểu chuyển vị.
Hệ chống đỡ được lắp đặt để hạn chế chuyển vị tường. Chuyển vị tường có thể tăng
trong lúc trì hoãn thi công hệ chống bởi hai lý do. Một là biến dạng phụ thuộc thời gian.
Biến dạng phụ thuộc thời gian có thể gây ra cố kết đất, lưu biến của đất, hoặc từ biến
trong cấu kiện kết cấu. Nguyên nhân thứ hai là việc đào quá mức. Khái niệm đào quá
mức mô tả chính là sự thi công trễ của hệ chống khi quá trình đào đất vẫn tiếp diễn. Peck
(1969), O’Rourke (1981), Clough và O’Rourke (1990).
 Trình tự thi công là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện hố đào sâu.

Trình tự thi công là thứ tự những công việc liên quan đến hố đào sâu được thực hiện.
Trình tự thi công là quan trọng vì đất nền thì không tuyến tính và ứng xử của nó phụ
thuộc lộ trình tải trọng. Ví dụ như xem xét một trường hợp mà ở đó tất cả đất được đào
trước khi lắp thanh chống với trường hợp đào từng giai đoạn và lắp thanh chống sau mỗi
giai đoạn. Ứng xử của hố đào sẽ khác nhau cho cả hai trường hợp này. Phương pháp thứ
nhất có thể dẫn đến sụp đổ, trong khi phương pháp thứ hai dẫn đến giới hạn chuyển vị
ở một lượng nhỏ.
 Hệ chống đỡ ứng suất trước rất hiệu quả để giảm chuyển vị.
Clough và O’Rourke (1990) nhấn mạnh rằng ứng suất trước neo trong đất hay giằng
chống thì rất hữu hiệu trong việc hạn chế chuyển vị của tường. Thứ nhất là ứng suất


7
trước giúp gở bỏ sự chùng mối liên kết. Thứ hai là tác động lại phía đất phía sau lưng
tường làm cho đất chặt hơn.
O’Rourke (1976) đã thống kê hầu hết các trường hợp hệ thanh chống xiên được gia
tải trước đến 50% tải trọng thiết kế thì các chuyển vị lớn sẽ giảm tại các cột chống và sự
quá tải của hệ khung giằng là không xảy ra khi gia tải trước đạt tới giới hạn 50% giá trị
của tải thiết kế.
 Công nhân cũng là yếu tố quan trọng thi công hố đào.
Peck (1969) đã nhấn mạnh vai trò của công nhân trong thi công hố đào sâu. Ông kết
luận công nhân là yếu tố trong ba vùng chuyển vị đã đề nghị. Peck đã xác nhận thấy
rằng tay nghề công nhân có thể dễ dàng gây ra chuyển vị lớn.
2.3. Phần tử hữu hạn rất hữu ích cho nghiên cứu hố đào sâu.
Hiện nay, phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D được sử dụng rộng rãi để phân
tích hố đào sâu, để dự đoán chuyển vị tường. Các mô hình Mohr-Coulomb, Hardening
Soil, Soft Soil,… đã và đang được tiếp tục nghiên cứu để mô phỏng hố đào sâu.
Phân tích phần tử hữu hạn 3D thì không thông dụng. Trong đa số các trường hợp
nghiên cứu, thì phần tử hữu hạn 3D ít được sử dụng chỉ vì việc mô hình và phân tích 3D
phức tạp hơn nhiều so với phần tử 2D.

2.4. Nghiên cứu hiện trường về hố đào sâu
Kết hợp quan trắc hiện trường và phân tích mô hình là yếu tố quan trọng trong việc
thực hiện hố đào sâu.
Nghiên cứu việc thực hiện đo đạc hiện trường của hố đào sâu rất quan trọng vì hai
lý do. Thứ nhất là đo đạc hiện trường cung cấp sự hiểu biết sâu sắc thông qua kinh
nghiệm thu được trong lúc thiết kế và thi công hố đào. Việc thực hiện quan trắc hố đào
không phụ thuộc vào các giả định, sắp xỉ, mô hình cơ bản hoặc công thức, không giống
như phân tích số, có thể thu được từ ứng xử của tường vây khi mà quan sát cẩn thận hoạt
động thi công, điều kiện công trường và những yếu tố khác. Lý do thứ hai là thông
thường mô hình không giải thích được hoặc không thể mô phỏng tốt. Chẳng hạn như,
phân tích phần tử hữu hạn của hố đào sâu điển hình không mô phỏng được việc thi công
tường chắn, việc lắp đặt neo trong đất cũng như tay nghề công nhân….
Kết quả nghiên cứu của một số tác giả về chuyển vị tường vây và độ lún nền đất ứng
với từng loại kết cấu chống đỡ trong các loại đất khác nhau được lặp bảng sau:


8
Bảng 2. 1. Các nghiên cứu về chuyển vị ngang lớn nhất do đào đất của một số tác giả
Chuyển vị
ngang max
(hm)

Tác giả

1.0%H

Peck (1969)

Loại đất

Hệ chống đỡ

Sét cứng, các loại đất còn lại, cát
(stiff clays, residual soils, sands)

Cừ thép (sheet pile)
Cọc thép + ván gỗ
Thanh chống
(Strut)
-

≥ 0.5%H
(0.5-2.0)%H

-

0.2%H

Clough &
O’Rourke (1990)

Thanh chống
(Strut)

(0.2-0.5)%H

Ou et al. (1993)

Cát chặt (dense sands)
Sét cứng (stiff clays)

Sét mềm (soft clays)
Sét cứng, các loại đất còn lại, cát
(stiff clays, residual soils, sands)
Cát lẫn bùn, bùn sét
(silty sands, silty clays)

< 0.2%H

NAVFAC
DM-7.2 (1982)

Bảng 2. 2. Các nghiên cứu về độ lún nền đất lớn nhất do đào đất của một số tác giả
Loại đất
Cát rời, sạn sỏi
(loose sands, gravels)
Cát trung bình đến chặt
(medium to dense sands)
Sét cứng (stiff clays)
Sét cứng, các loại đất còn lại, cát
(stiff clays, residual soils, sands)
Cát lẫn bùn, bùn sét
(silty sands, silty clays)

Hệ chống đỡ

Chuyển vị
đứng max
(vm)

Tác giả

Cừ thép (sheet pile)
Cọc thép + ván gỗ
Cọc thép + ván gỗ
(Soldier pile)
-

0.5%H

Terzaghi and
Peck (1969)

0.3%H

O’Rourke (1975)

0.3%H

St. John (1975)

-

0.3%H

Clough &
O’Rourke (1990)

Thanh chống
(Strut)

(0.5-0.7)hm

Ou et al. (1993)

Hình 2. 3. Quan hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất và độ lún lớn nhất với chiều sâu đào
theo Ou và cộng sự (1993)


9
2.5. Những nghiên cứu trong nước về hố đào sâu
Trong nước, có rất nhiều tác giả nghiên cứu về hố đào sâu, bảng 2.3 tập hợp một số
nghiên cứu của các tác giả về hố đào sâu.
Bảng 2. 3. Các nghiên cứu trong nước về hố đào sâu

Tác giả

Nội dung nghiên cứu
Tính toán hệ kết cấu bảo vệ

Châu Ngọc Ẩn, Lê hố móng sâu bằng phương
Văn Pha (2007).

pháp xét sự làm việc đồng
thời giữa đất nền và kết cấu.

Kết quả đạt được
Khi tháo dỡ các tầng thanh chống
dưới thì lực dọc tác dụng lên các
tầng chống trên tăng lên rất nhiều.
Cần có phương án tăng cường dự

phòng.

Phân tích ảnh hưởng của Độ cứng gia tải và dỡ tải của đất nền
Ngô Đức Trung,
Võ Phán.

mô hình nền đến dự báo tác động đáng kể đến độ lớn và phân
chuyển vị và biến dạng bố độ trồi hố móng hơn là đến
công trình hố đào sâu ổn chuyển vị ngang của tường và độ lún
định bằng tường chắn.

bề mặt của đất nền.
Với những giai đoạn đào đất có

Huỳnh

Thế

Vĩ,

Luận văn thạc sỹ
chuyên nghành địa
kỹ

thuật

(06/2013).

Phân tích ảnh hưởng của hệ
thanh chống đến chuyển vị

tường chắn trong thi công
hố đào sâu.

chiều sâu đào đất từ tầng thanh
chống cuối cùng đến bề mặt hố đào
lớn hơn 4m, chuyển vị của tường
vây sẽ tăng rất nhanh và ảnh hưởng
lớn đến tổng chuyển vị sau cùng của
tường vây.

Nguyễn Minh

Nghiên cứu ổn định của

Hoàng, Luận văn

tường chắn trong hố đào

thạc sỹ chuyên

sâu theo tính toán và theo

nghành địa kỹ

quan trắc, có xét đến ảnh

thuật (06/2013).

hưởng của áp lực thấm.

Nguyễn Trọng
Hiển, Luận văn
thạc sỹ CN địa kỹ
thuật (2012).

Áp lực nước gây ra bởi sự thay đổi
cao độ mực nước ngầm gây ảnh
hưởng khá lớn đến chuyển vị ngang
và chuyển vị đứng của tường chắn.
Hệ số thấm ảnh hưởng không nhiều
đến chuyển vị của tường.

Nghiên cứu ảnh hưởng của Ảnh hưởng giá trị Eref là đáng kể so
áp lực đất lên hệ giằng với hệ số Poisson lên chuyển vị
chống hố đào sâu.

tường, nội lực thanh chống,...


10
2.6. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của lực kích
Trong nước và trên thế giới cũng có một vài tác nghiên cứu về kích gia tải trước
trong hệ chống, hệ neo trong hố đào sâu.
 Tình hình trong nước:
Tác giả Phùng Đức Long (2011), có bài báo nghiên cứu: Thiết kế tường chắn nhiều
lớp neo trong thi công hố đào sâu (Design of multi-anchored walls for deep excavations).
Bài báo được tóm tắt như sau: Hệ neo, hệ chống nhiều lớp dùng để chống đỡ tường
chắn trong thi công hố đào sâu được sử dụng rộng rải trong thi công công trình ngầm.
Việc thiết kế hệ chống, neo nhiều lớp cho hố đào là một trong những thách thức đối với
các kỹ sư địa kỹ thuật. Đó là những vấn đề phức tạp về đất và kết cấu chắn giữ. Hiện

tại, so với các phương pháp khác, hệ neo ứng suất trước phức tạp hơn. Phương pháp cổ
điển trong nhiều trường hợp không thể cung cấp một công cụ thỏa mãn việc thiết kế hệ
hệ nhiều lớp chống cho tường. Bài báo này, kết quả phân tích từ PTHH của hệ tường cừ
thép cho hố đào từ đó thảo luận và so sánh với phương pháp cổ điển. Sử dụng PTHH
Plaxis, có thể thiết kế hệ chống nhiều lớp cho tương chắn hố đào một cách tối ưu.
+ Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu lực kích trước trong hệ nhiều tầng neo (anchored)
cừ thép cho một công trình ở Stockhom.

Hình 2. 4. Hình ảnh đối tượng nghiên cứu, công trình South Link, Sl 10, Stockhom
Phùng Đức Long (2011)

+ Một số hình ảnh về kết quả nghiên cứu:


11

(a) Biểu đồ áp lực đất lên tường chắn các trường hợp kích và theo lý thuyết

(b) Mối quan hệ giữa % lực gia tải trước với lực trong hệ neo và mômen tường vây

(c) Mối quan hệ giữa % lực gia tải trước với lực cắt, chuyển vị ngang tường vây
Hình 2. 5. Hình ảnh kết quả nghiên cứu của tác giả Phùng Đức Long (2011)