Tiểu luận: Giải pháp làm tầng hầm sử dụng hệ cọc làm tường vâySo sánh kết quả từ Plaxis 2D và kết quả quan trắc

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TIỂU LUẬN
Đề tài: GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP LÀM TẦNG HẦM SỬ
DỤNG HỆ CỌC LÀM TƯỜNG VÂY , SO SÁNH ĐÁNH GIÁ
BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D VỚI SỐ LIỆU QUAN
TRẮC

GVHD

: TS. ĐỖ THANH HẢI

HVTH

: ĐÀO CHÍ HỒNG (13091284)
NGUYỄN HUỲNH TRÍ (…..)

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2017
1|Page


LỜI MỞ ĐẦU
Đối với hố đào sâu thì vấn đề ổn định hố đào chống sạt thành vách, áp
lực nước, đẩy nổi, bùn nền, là những thách thức lớn do đó phải lựa chọn chuẩn
xác một giải pháp tường vây và các giải pháp kỹ thuật đi kèm liên quan đến thi
công hố đào, một công việc được coi là quan trọng nhất, khó khăn nhất và và có
ảnh hưởng lớn đến chi phí của toàn bộ dự án.
Tường vây ngoài chức năng chống đỡ thành hố đào còn có nhiệm vụ cực
kỳ quan trọng khác nữa đó là vai trò làm màng chống thấm, đảm bảo tuyệt đối

an toàn cho thi công công trình dưới tác động của áp lực thủy động và làm khô
hố đào.
Ngày nay với những tiến bộ của khoa học-công nghệ, cho phép áp dụng
nhiều công cụ tính toán tự động hóa, nhiều phương tiện thi công cơ giới hóa và
tự động hóa cao, công việc thiết kế và thi công tường vây trở nên dễ dàng,
nhanh chóng và tiết kiệm hơn.

2|Page


1. Các vấn đề cơ bản khi lựa chọ giải pháp tường vây.
-

Giải pháp kết cấu tường vây: Hiện nay phổ biến nhất là dùng tường cừ Larsen,
cọc bản BTCT, tường Barrette, tường vây BTCT đúc tại chỗ thi công theo phương
pháp hạ giếng chìm, tường vây bằng cột CDM, tường vây bằng cọc ép, cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ thi công nối nhau theo hàng liên tục.

-

Biện pháp neo giữ chống đỡ: Phổ biến hiện nay là biện pháp sử dụng hệ kết cấu
chống đỡ tạm thời từ bên trong, phương pháp neo vào vách đất sau lưng tường,
chống đỡ bằng chính kết cấu công trình thi công theo phương pháp Top-Down.

-

Giải pháp cách nước và hạ mực nước ngầm để làm khô hố đào, chống bùn
nền khi đào móng: Có nhiều giải pháp làm khô hố đào, dùng kết cấu tường vây
nối dài để cân bằng áp lực thủy động do kéo dài đường thấm, bơm nước qua hệ
thống bơm chân kim để hạ mực nước ngầm, kết hợp kéo dài tường vây với bơm

hút nước bên trong, thi công màng chống thấm độc lập bên ngoài và bịt đáy bằng
công nghệ CDM hay Jetgrouting.

-

Công nghệ đào đất: bằng nghững phương tiện cơ giới phát triển hiện nay.

2. Ứng dụng phương pháp PTHH bằng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng kết
quả chuyển vị của tường cọc khoan nhồi chịu tải trọng ngang.
2.1. Giới thiệu công trình
a. Tổng quan về công trình
-

Công trình Embassy Central là công trình nhà ở cao tầng, kết cấu bao gồm 26 tầng
cao và 3 tầng hầm. Nằm trên đường 352 giữa đại lộ Norodom và Monivong,
Phnom Penh, Cambodia.

3|Page


Phối cảnh dự án

-

Tổng diện tích đất 1,328.0m2, diện tích xây dựng công trình 858.0m2, tổng diện
tích sàn tầng hầm 2,230.0m2, tổng diện tích sàn không bao gồm sàn tầng hầm
21,043.0m2.

-

Kết cấu khung kết hợp tường lõi, móng cọc khoan nhồi D=1.2m, bê tông cọc cấp
C35, cao độ cọc từ -35m đến -36m, tải trọng 700 ton/cọc.

-

Cao độ sàn hầm B4 -6.95m, B3 -5.45m, B2 -3.75m, B1 -2.25m, cao độ sàn trệt
+0.00m. Tường vây tầng hầm được thiết kế bằng tường cọc khoan nhồi đường
kính D=600m, bê tông cọc cấp C35, chiều dài 25m tính từ cốt +0.00m, kết hợp
cọc vữa trộn xi măng chèn giữa hai cọc khoan nhồi (công nghệ Jetgrouting).
b. Phương pháp thi công tầng hầm

-

Tầng hầm được thi công bằng phương pháp đào mở, với hai tầng hệ giằng chống
kingpost ở cao độ -1.5m và -5.0m.

-

Trình tự các bước như sau:
4|Page


1. Đào xuống cao độ 1.5m
2. Cắt đầu cọc tường vây, thi công dầm giằng đầu cọc, thi công cọc vữa
xi măng (Jetgrouting) bên ngoài cọc nhồi.
3. Đào xuống cao độ 2.5m
4. Đóng cọc kingpost thép H
5. Lắp đặt hệ giằng thứ 1 ở cao độ -1.5m
6. Đào đến cao độ -6.0m
7. Lắp đặt hệ giằng thứ 2 ở cao độ -5.0m

8. Đào xuống cao độ -9.55m
9. Đổ bê tông sàn hầm B4 ở cao độ -6.95m và sàn B3 ở cao độ -5.45m
10. Tháo hệ giằng thứ 2 ở cao độ -5.0m
11. Đổ bê tông sàn hầm B2 ở cao độ -3.75m và sàn hầm B1 ở cao độ
-2.25m
12. Tháo hệ giằng thứ 1 ở cao độ -1.5m
13. Đổ bê tông sàn trệt và tiếp tục thi công phần thân.

5|Page


Hình ảnh thi công dự án

6|Page


Mặt bằng móng và các hệ giằng (shoring system)

7|Page


Mặt cắt của hệ giằng thứ 1 tại cao độ -1.5m.

8|Page


Mặt cắt của hệ giằng thứ 2 tại cao độ -5.0m.

9|Page

Mặt cắt sau khi đổ sàn B4,B3 và tháo dỡ hệ giằng thứ 2 cao độ -5.0m

10 | P a g e


Mặt cắt sau khi đổ sàn B2,B1 và tháo dỡ hệ giằng thứ 1 cao độ -1.5m

11 | P a g e


Đổ sàn trệt và tiếp tục thi công phần thân

12 | P a g e


Mặt cắt cọc khoan nhồi D600

2.2. Điều kiện địa chất.
13 | P a g e


-

-

Hình trụ hố khoan

Công trình nằm trên địa chất với các lớp cơ bản như sau:

14 | P a g e


1. Sét xám mịn, nâu vàng, trạng thái nữa cứng đến cứng, độ sâu từ 1.5m
đến 3.45m
2. Cát hạt mịn đến trung, trạng thái chặt, độ sâu từ 4.50m đến 4.95m
3. Cát pha sét hạt min đến trung, trạng thái rời, độ sâu từ 5.50m đến
7.95m
4. Cát hạt thô pha sét hạt mịn, xám vàng, trạng thái chặt đến rất chặt, độ
sâu từ 9.0m đến 16.95m
5. Sét pha cát, trạng thái cứng, độ sâu từ 18.0m đến 18.45m
6. Cát hạt mịn trạng thát chặt, độ 19.5m đến 19.95m
7. Sét pha cát, trạng thái cứng, độ sâu từ 21.0m đến 22.95m
8. Cát hạt mịn, trạng thái chặt đến rất chặt, độ sâu từ 22.0m đến 30.45m
9. Sét pha cát, trạng thái cứng đến rất cứng, độ sâu từ 31.0m đến
37.95m
10. Đá với RQD từ 25% đến 30% vàng, xám nâu. độ sâu từ 38.0m đến
42.50m

-

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất.

15 | P a g e


-

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9355:2012, đất yếu được định nghĩa như sau :
« Đất yếu là đất phải xử lí, gia cố mới có thể dùng làm nền cho móng công trình.

Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái
dẻo nhão. Những loại đất này thường có độ sệt lớn (I L > 1), có hệ số rỗng lớn (e >
1), có góc ma sát trong nhỏ (ϕ < 10°), có lực dính theo kết quả cắt nhanh không
thoát nước C < 15 kPa, có lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường C u < 35
16 | P a g e


kPa, có sức chống mũi xuyên tĩnh q c < 0,1 MPa, có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT
là N < 5 ». Do đó ta thấy, cọc nhồi tường vây có chiều dài 25.0m được đặt trên
lớp đất tốt, là lớp số 8 : Cát hạt mịn, trạng thái chặt đến rất chặt, độ sâu từ 22.0m
đến 30.45m.
-

Phương pháp mô hình hóa hệ kết cấu tường vây cọc nhồi thành một khối làm việc
đồng thời bằng phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm Plaxis 2D : Đảm
bảo độ chính xác cao, có xét đến ảnh hưởng ma sát giữa đất và tường. Cho phép
xác định đầy đủ các thông số kết quả cần biết của nền đất, hệ kết cấu tường và cọc
(chuyển vị tường, nền đất, mặt trượt nguy hiểm nhất, vùng biến dạng dẻo trong
nền nếu xuất hiện, vùng đồng ứng suất hay biến dạng trong nền đất…). Phương
pháp này đòi hỏi phải lựa chọn các thông số đầu vào của bài toán, các tiêu chuẩn
biến dạng và phá hoại phù hợp với từng loại nền đất.

-

Trong phạm vi tiểu luận môn học, do địa chất hầu hết là các lớp cát, hoặc cát pha
sét, hạt mịn trạng thái chặt đến chặt vừa, chỉ số SPT không chênh lệch nhiều, nên
giả thuyết khi đưa vào phần mềm Plaxis 2D, ta lấy đồng nhất cùng một lớp cát
duy nhất để dễ dàng mô hình công trình, sau khi có kết quả chuyển vị kết hợp với
kết quả quan trắc thực tế, ta điều chỉnh các thông số đầu vào sao cho mô hình làm
việc gần đúng với kết cấu thực tế.

2.3. Các thông số của đất nền và vật liệu kếu cấu
Thông số đất nền:
Thông số

Đơn vị

Lớp 1

Tên đất

Cát chặt

Chiều dày

m

60.0

Mô hình vật liệu

-

MC

Ứng xử vật liệu

-

Drained

Dung trọng tự nhiên

kN/m3

19.0

Dung trọng bão hòa

kN/m3

20.0
17 | P a g e


Mô đun đàn hồi

kN/m2

30000.0

Lực dính

kN/m2

10.0

Góc ma sát

0

27.5

Hệ số Poisson

-

0.30

Góc giãn nở

0

0

Hệ số thấm đứng

m/ngay

1.0

Hệ số thấm ngang

m/ngay

1.0

-

0.9

Hệ số Rinter

Thông số vật liệu cọc làm tường chắn:
-

Tường chắn dày 800 có các thông số mô hình như sau: EA=2.4x10 7 kN/m,
EI=1.28x106 kNm2/m, trọng lượng tường w=19.3 kN/m, hệ số poison
v=0.18

Thông số hệ giằng chống (ta chọn Fixed end-anchor):
-

Thanh chống có các đặ trưng như sau: EA=2.4x10 7 kN/m, bước chống
Ls=1m.
18 | P a g e


Thông số tải trọng bề mặt:
-

Tải trọng thường xuyên tác dụng ở khắp bề mặt với cường độ 10kN/m² và
tải trọng 40kN/m² tác dụng trên phạm vi rộng 6m và cách mép hố đào 1m.
Mực nước ngầm ở độ sâu -4m cách mặt đất tự nhiên.

2.4. Mô hình bài toán.
-

Bài toán được tiến hành phân tích bằng phần mềm Plaxis, trong đó mô hình vật
liệu sử dụng là Mohr - Coulomb, loại vật liệu là drained. Các Phase tiến hành mô

hình trong Plaxis bao gồm:
1. Phase 1: thi công cọc khoan nhồi tường vây
2. Kích hoạt tải trọng bề mặt lưng tường
3. Đào đất ở cao độ 0.0m đến -2.0m
4. Kích hoạt hệ gằng lớp 1 ở cao độ -1.5m
5. Đào lần 2 ở cao độ -2.0m đến cao độ -4.0m
6. Hạ mực nước ngầm từ cao độ -4.0m xuống -6.0m
7. Đào lần 3 ở cao độ -4.0m đến -6.0m
19 | P a g e


8. Kích hoạt giằng lớp 2 cao độ -5.0m
9. Hạ mực nước ngầm đến cao độ -8.0m
10. Đào lần 4 ở cao độ -7.0m
11. Hạ mực nước ngầm đến -10.0m
12. Đào đến cao độ thiết kế -9.55m
13. Xác định hệ số an toàn FS (Chế độ phân tích phi/c reduction)

20 | P a g e


2.5. Kết quả tính toán bằng phần mền Plaxis 2D
1. Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn 7, sau khi lắp đặt hệ
giằng 1 và đào đất đến cao độ -6m.

Mô hình bài toán ở phase 7

21 | P a g e

Kết quả nội lực của hệ tường vây cọc nhồi ở giai đoạn 7

2. Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn 11, sau khi lắp đặt hệ
giằng 2 và đào đất đến cao độ -7m.
22 | P a g e


23 | P a g e


Kết quả nội lực của hệ tường vây cọc nhồi ở giai đoạn 11

3. Kết quả chuyển vị và nội lực tường vây ở giai đoạn cuối (phase 13), sau khi
đào đất đến cao độ thiết kế -9.0m
24 | P a g e


25 | P a g e