Xây dựng công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở (tái bản)- Phần 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.77 MB, 152 trang )
EỈỘ x:Â'Y DiựNG
TRƯƠNG Đ Ạll HỌ>C K ílẾN TRÚC HÀ INỘI
BÓ MỞN C:Ồ'N(G TRÌỈNIH NGẦM ĐÔ THỊ
PGiS. TS. NEU1YẼN BÁ KÉ
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM Đổ THỊ
THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ
(Tai bỗìn/
NIH.À XlUẤr BẤN X. Y DỰNG
tH/ÀIN(ÔI - 2 01 0
LỜI N Ớ I Đ Ấ U
T r o n g Xáy dự ìĩíỊ đ ỏ thị, n h ấ t lù các đỏ t h ị lớn, t h ì các d ạ n g c ô n g t r i n h n g ầ m là
m ộ t t r o n g các t h à n h p h ẩ n c h ủ vêu của hạ t ầ n q k ĩ t h u ậ t đ ô thị.
T r o n g x u t h ê c h u n g cua p h á t trièn các đ ô thị theo hườìĩíỊ h i ệ n đ ạ i t h i h ệ t h ố n g
c ô n g t r ì n h n g ẩ m đ ô th ị lìiịàv c à n q cỏ vị t r í q u a n trọng. M u ổ n vậy, ta c ầ n n h a n h
c h ỏ n g ti-ếp cậ n với n h ừ n q p h ư ơ n g p h á p tỏ chứ c khcii th á c k h ô n g g i a n n g ầ m theo
n h ữ n g \ t ư ớ n g m ớ i q u a tùỉ liệu sách báo g ầ n cỉâx vù trớn t h ự c tê đ ã đ ị n h h ì n h
d ầ n ỉigav ở đ ầ u thê k ỉ X X I nă\.
B ộ ìr.ỏn Xcìv clựỉìíỊ côn ự ỉ ri nh n g ầ m đ ỏ th ị cua ỉriìờng D ạ i h ọ c K i ế n t r ú c H à
Nội bãi d ầ u đ à o tạo k ĩ SƯ the o các h ư ớ n g đ ó th ôn tị q u a các m ô n h ọc đ ã được Bộ
SỊÌCÍO d ụ c - đào tạo chấp nhậỉì. Quyến sách
"X ây d ư n g công
trình n g ầ m đô thi
t h e o p h ư ơ n g p h á p d a o m ở " là m ộ t t r o n g các tài liệu dừ nỉ Ị đ ế g i ả n g d ạ y c ho
s i n h vi ên K h o a X á v ciựỉiịỉ ch uxừ n n g à n h X ú y (lựn g cô n g t r i n h n g ầ m đ ỏ thị.
N h ữ n g v â n đ ề cơ hãn ớ (lạììiỊ cúc hời toán cô điêìi vc k h ả o sát, t h i ế t k ê t í n h
l o à n va t h i cỏỉỉỉĩ íỉiùk' Ìdìì lượt trình bà y q u a các c h ư ơ n g theo t ừ n g ì oạ i k ế t c ấ u
t ư ờ n g c h ă n . Chưiĩỉìií 11 co gâììíí pììCỉìĩ áììh n h ữ n g t h à n h tự u m ỡ i n h ấ t t r o n g l ĩ n h
v ự c d ự b a o s ự c h u y ê n vị cu a CÔĨÌLĨ Ỉriỉìh (Ịucnih hò đao, ỈÌO chùiiiỊ n h ữ n g có ý nghìci
t h ự c te (Ịỉictỉi t r ọ n g kìì! tììỉ coỉiự coniị Ỉ n n ỉ ỉ n ga nì ỉrotĩíị (lo ìhỉ ìììa còn m ơ ra n h ữ n g
t ì m tòi p h a i kỉ c n , nhừỉìiỊ m ó h ì n h ưa phiùìtiíỊ p h á p Ỉỉỉììì loan m ớ i r â t n h i ề u triển
v ọ n g c h o n h ữ n i ị kì su' tài n à n lị. Chư(ỉĩìg cuối cùììiỊ co d ạ n g (to á n m ô n h ọ c t r ì n h
h ày một sô CÒỈÌỊỈ ỉ rinh thực /í; (tã xây dự ng ở nước ta cùng n h ư của nước ngoài đê
g i ú p n g ư ờ ị k ĩ su' côniỊ t r i n h ỉìiịám h ì n h diỉìì g được s ự p h ứ c ỉụ p và k h ô n g k é m h ấ p
d ẫ n c ủ a m ô n h ọc (loi hổi ìĩhỉóu sáỉiLị ỉạo này.
H y c ọ n g r ă n g nộ i d u n g c ũ n g n h ư h ì n h Ị h ứ c t r ì n h bờv tr o n g s á c h sẽ đ ư ợ c h o à n
t h i ệ n d ấ n q u a q u á tr ìn h đ a o tạo và áp ( l u n g t h ự c tế.
T ác giả
3
Chương 1
C Ô N G T R ÌN H H Ố ĐÀO VÀ MÔI TRƯỜNG
1.1. VI TRÍ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐÀ O MỞ TRON (ì XÂY DỤNG C Ô N G T R Ì N H N G Ầ M
Plurưim pháp dà o m ở là một trong những phirơre pháp hav dùng để thi c ô n e những
loại còn u trình ng ẩ m đặt nô ng (giới hạn tronu phạm vi 5 - 15in, c ó khi đến 2 0 m từ cốt
mặt đát) trong các hố đào từ mặt đất, sau đó lấp đất lại (cut - and - cover construction).
Các đường vượt ngầm n s ắ n , hệ thống côlectơ đế đặt mạng lưới kỹ thuật đô thị (cáp
diện độnụ lực, cáp thông tin, ố n g cấp khí đốt, ống cấp và thoát nước...) sara ôtô nhiều
tãnsí Iiííầm, đường và ga tàu điện nôn g, các cỏnc trinh vãn lioá giải trí, kho thực phẩm
h oặ c c á c m ư ơ n e - ố n e c ô n íĩ rmhộ tron g CÔIÌÍĨ mihiộp... thirờne thi c ô n g troim c á c h ố /h à o
lô thiên - đào mở.
Th eo [ 1 Ị, khi tổng kết việc xây dựng tàu điện imam ớ N e a từ 1965 đến 1995 đã chỉ ra
ràn Sĩ phương pháp đào m ớ đã c h i ế m tỷ lệ đánn kè \ 'à đã tăng từ 39% (25,3 kni / 6 3 ,7 k m )
trong những nam 1965 - 1970 lcn 63% (84,3km/14 ‘1 .6 km) trong những năm 1991 - 1995
(x em hình 1.1). Sự tăng trưởng này được giai thích là do cô ng nghệ thì c ô ng đào m ở
phái triến nhanh và khả năng cáu nâng lớn khi iãpcác đốt eỏim trình ngầm đúc san.
141,6
124,1
1113
82.1
63,7
1965-1970
(73i
68,4
1971-1975
1976-1980
1981-1935
1986-1990
1991-1995
H ình 7.7. T V lệ clộ dài cúc truvến đườtií* từu diện ngầm đặt sáu và nônạ (pìuĩn qạclỉ)
Trong nhiều đô thị ớ các nước SNG, nơi việc xâv dựng tàu điện ngầm được bắt đầu
chưa lâu. người ta chỉ đặt các tuyến nô ng như
0'
Taskcn, Minxk, N ồ vôx ib ir xk, Nifni,
Novgorod, Xaniara, Om xk. .. Tỉnh hình như vậy cùim nhận thấy ở nhiều nước trên thế
eiứi. N ga y như ở những thành phố lớn của Nhật
Tokyo, Osaka...) hệ thống tàu điện
5
ngầm cũ ng dùng phương pháp đào mở, làm nắp (sàn mái cua hầm ) để giái quvết giao
thông thông suốt trên mặt đất và tiếp tục đào dưới nắp theo các đại lộ lớn của dỏ thị.
Công nghệ thi côn g cô ng trình n gẩm (CTN) trong h ố đào m ờ như trình bày trên hình 1.2.
X
■
ỈX
, V III
,___________V ỉ ỉ
, V ĩ
,
V
,
IV
.______________ 111
,
II
, ỉ
■
H ì n h 1 .2 . S ơ đ ồ c ô n g n g h ệ x â y clựng cô nq trình n g ầ m (tu y-n en qiao thôỉìỉị)
bằnỊỊ phươnq pháp dào m ỏ trong h ố dào cỏ ĩhùỉìh phang đứng dược chốỉiạ ỳ ữ
b ằ n g trụ cứng (c ọ c) + b ả n cùi n g a n ẹ và th anh c h ố n g (a) và d à o đ ất (h)
I. Đào hào định vị tường; II. Đỏng Irụ cứng (cọc); III. Đào đất và cài bán ” 0 (bé tỏng/thép)
ngang; ỈV. Làm phảng đáy hố đào; V. Dổ hê tỏng lót; VI. Làm lớp chống thấm; v u . Thi
công công trình ngầm; đổ hê tông tại chồ/láp các đoạn hẩm; VIII. Chốnu, thấm tường và
nắp CTN; ỈX. Lấp đám chật đất trôn nắp; X. Nhổ cọc. 1. Thiết bị nhổ cọc; 2. Máv lu
dường; 3. Tường chán hố dào; 4. Cẩn trục nâng; 5. Xe chở các tấm đúc sán (khi thi cônu
( T N hằng cấu kiện đúc san); 6. Thùng đựng bê lông; 7. Máy xúc đất; 8. Máv dào đâu
9. Thiết bị đô đỏng cọc; ] 0. o tô tự đổ. À-D. Các giai đoạn đào đất trong hố dào.
Những ưu việt của phương pháp đào m ở (cũng như các nhược điế m, hạn chc của
phương pháp này) sẽ được hệ thống lại dưới đây nhưng có the thây những lợi ích kinh lê
- kỹ thuật khá nổi bật của phương pháp đào mở.
R iê ng về làu điện ngầm, theo ị 1 ] đã chỉ ra rằng :
- D o độ sâư các ga k h ô n g lớn nên tiết kiệm được thời gian đi lại của hành khách lừ lỏi
vào tới bến đỗ, tăng nhanh tốc độ thông thoát hành khách từ hến đỗ lên mặt dất;
- Giá thành xây dựng các tuyến đặt nông trong điều kiện địa chất thuý vãn t h u ậ n lợi ré
hơn
2
lần s o với các tuyến đào n g ầ m , chi phí khai thác tính c h o
1
km tuyến cũnsí ít hơn;
- Có khả năng sử dụng các m á y m ó c và thiết bị c ó năng suất cao, áp dụ n e rộn Sĩ rãi kết
cấu lắp g hép khối lớn bằng bê tông, toàn khói hoá chúng bằng cách sử dụn g các thiết bị
láp đặt bc tông hiện đại, c ố p pha tự hành, khung và khối cốt thép sản xuất lừ nhà máy...
ch o phép tăng nhanh tiến độ xây dựng so với phương pháp đào ngầm;
- Vc mặt tính toán c ô n g trình ng ầm khi thi c ô n g trong các hố dào m ỡ cũ ng đon gián
hơn, sư đồ tính toán sẽ gần với thực tế cô ng trình hơn, vật liệu dùng đc thi c ò n g dỗ kicm
soát được chất lượng hơn so với thi c ô n g đào ngầm.
6
1.2.
UXỉ N H Ư Ợ C Đ I Ể M C Ử A P H Ư Ơ N G P H Á P Đ Ả O MÓ
Đ ế lựa chọn phương pháp thi c ô n g c ô ng trình ngầm theo phương pháp đào m ở hay
đào ngầm, ta cán phân tích kỹ các yếu tố kinh tế - kỹ thuật \ à mỏi trường khi thực hiện
dư án, tronu đó cđn nắm rõ ưu nhược cũng như hạn chế cúa lừiiíí phương pháp để cân
nhắc và quvết định. Dưới đây sẽ trình bày ưu nhược của phương pháp đào m ơ mà kinh
nghiệm thê giới đã tổng kết.
uii đicm nổi bật của phương pháp đà o m ở là có thế sử dụns máy làm đất và m áy thi
cỏrm khác nhau với mức c ơ giới hoá cao, làm sát tới tường ngoài ciia c ô n g trình ngầm
hiện hữu. thi c o nu c h ố n c thấm c h o c ô ng trình neầrn đơn giàn và c ó chất lượng.
Th eo [2 Ị phương pháp đào m ở sẽ c ó nhiều ưu việt khi còng trình ngầm c ó diện'tích
lớn trcn mật bãne và khô ng sâu lắm và thường dược chọn dùng trong những điều kiện
địa chất như :
- T r o im I1CI1 đ ất c ó đá lăn m ồ côi hay trong soi san;
- Trong đất cát bão hoà nước đến độ sâu
6
- 7m;
- Trone đất c ó đò ấm tự nhiên đến độ sâu 1 0 - 1 lm;
- Tronc đất sét bão hoà nước đến độ sâu 10 - 12m;
- Tron tỉ đít sét đến đô sâu 13 - 16m.
Những kiến nghị nay c ó tính chất định hướnq và trong điều kiện cụ thể, dựa trên độ
sâu tối ưu dế dùng phương pháp này hay phương pháp khác. Vói những phương tiện cơ
ciới hiện đại Irong việc đào và vận chuycn đất đà cho plicp irong thời gian ngắn đào
được khá sâu và rất rộng. D o đó, đôi khi người la chuvến từ plmơnu pháp thi c ò n g đặc
biệt (ví dụ như g iên g chìm hoặc đào ntĩầm) sang ciao mơ nhất \i\ trong dất c ó độ am lự
nhiên thấp. Trong vùng xay mới
(nơi chưa có CỔIIU trình xâv (lựng nhưn£ đã c ó quv
h o ạ c h ổn đị n h ) plìirơnc p h á p đ à o ITÌỞ là p hư ơ ng pháp thích hợp nhất khi làm cấc loại
c ò n g trình ngầm n h ư c ỏ l c c t ơ , lối vượt ngầm, ga ra ồ tỏ, làu điện ngầm v.v...
Phươnẹ pháp đào m ở c ũn g c ó những nhược điếm và hạn chế, nhất là khi thi c ô ng
íronq vìinc dỏ thị c ó mật độ xây dựng và dân cư đống đúc như tron <4 [ 2 ] đã chỉ ra :
a) Chiếm đất nhicu, ồn và dẻ gây ách tác íziao thông. Có thế hạn c h ế bói ánh hưởng
khònsi tốt nói tròn khi dùng phương pháp đào cua Híiành mỏ bằne cách làm các tường
vĩnh cửu cua c ò n g trình ngầm trước, làm nắp của hầm dù chắc chan đế phương tiện giao
thông di lại trên đó và c ô n g tấc khác trẽn mặt đất cĩíng có thế thực hiện trôn nắp c ô ng
trình ngầm.
b) Troim đất sct ycu và đất hụi, việc đào hào sẽ bị hạn c h ế do phải duy trì ốn định
vấch hố và đáy hố, nên đòi hỏi phái thi c ô n s nhanh íiap.
c) Sự IIÒ bó trong vạch tuyến khi phái bám theo dườim phố hiệu hữu, đặc biệt là bán
kính c on g nhỏ khi m ớ tuyến tàu điện ngẩm. Một số nơi hào dào lấn vào m ó n g c ô n g trình
7
hiện hữu làm c ho nó ké m đi về chịu lực hoặc biến dạng, nên phải gia cườim ch ố n g dỡ
thêm, cây tốn kém.
d) Tiến độ thi c ô ng và giá thành của phương pháp đào - lấp hởi c ó nhiều việc phải làm
thêm do những sai sót khi khảo sát điểu tra hoặc đánh dấu chỉ vì chúng mới được phát hiện
lức đào, di dời hoặc phải đặt lại hệ thống kỹ thuật đô thị hiện đang khai thác (cáp điện,
thông tin, ống cấp thoát nước...) là vấn để khá phức tạp, và dễ kéo dài tiến độ thi côim.
e) Chuyển vị của đất và lún các c ô n g trình hiện hữu. Các phương pháp làm giảm sự
trồi đáy hay giảm lẹm c ũn g như sự thay đổi d ò n g chảy và mực nước ngầm... đều dẫn đến
những trở ngại trong tiến độ thi c ô n g và thay đổi giá thành. D ù n g ne o đất, thanh chống
có lắp kích đê căng chỉnh là những giải pháp c ó hiệu quá dối với c ô n g trình nhạy lún
hoặc c ô ng trình cữ ở lân cận h ố đào.
f) Vi ệc di dân để giải phó ng mặt bằng dành c h ỗ c ho c ô ng trình cũng như c h o sân bãi
c ô n g trưòiig xây dựng, tổ chức lại các tuyến gi a o thông, ồn, chấn độim, bụi... khi thi
c ô n g thường là những vấn đề
xã hội - kinh tế khó giải quyết nhanh g ọn để c ò n s trình
khởi c ô n g đúng hạn.
1.3. S Ụ K Ế T H Ợ P G I Ũ A Đ À O M Ở V À Đ À O N G Ẩ M
Đ à o ngấm đế xây dựng c ó n g trình ngầm c ó nhiều ưu việt hưn so với dào m ớ nhất ià
khi xây dựng trong vùng c ó mật độ c ô ng trình dày đặc ( m ó n g nhà cửa, hệ thống dường
lưới kỹ thuật ngầm, đường sá giao thông chằng chịt v.v...).
D o c ổ n g nghệ dào phát triển không ngừng c ũn g như c ô n g cụ kicni soát chất lượng
thông qua tính toán và quan trắc thực tế đã đạt đỉnh cao mà người ta đã hình thành một
s ố xu hướng mới trong thi c ô n g c ô ng trình ngầm [3].
Th eo xu lurứng này thì chính phương pháp thi c ò n g c ò n g trình ngầ m lừ trên xuống
(top - do w n) thực ra là phương pháp nửa m ử và nửa ne ầm : làm tường liên lục và tâm sàn
đầu tiên trên mặt đất là (heo phương pháp m ở nhưng những tầng ở dưới sàn đó (lutv công
trình ngầm ) đều được đà o phía dưới nắp và phải thực hiện như phương pháp đào ngầm.
ơ Á o và Đức íỊần dây đã phát tricn phương pháp truyền thon li nói trên (top - đown)
thành plnrơníĩ pháp mới - phi truyền thống để xãy dựng nhữny c ô n g trình nuám đặt nòng
trong những đất kém ổn định c ó tcn gọi là " sàn khung cửa " (Doorfame slab Mcthod) hay
phương pháp kentncr do giáo sư Á o G.Sauner đề xuất (hình 1.3). Trình tự thi c ỏ n ” íiổm:
dào hào (vách hào c ó thế theo mái dốc nghiêng hoặc tườim chắn ). làm cọ c khoan nhồi dô’
đỡ vòm hoặc sàn, làm c ố p pha gỗ hoặc thép trôn đáy hào vừa đào, đặt thcp và đổ bê
10 112,
chống thấm ch o nắp sàn, thi c ô ng lớp bảo vệ rồi lấp đất, khôi phục lại điều kiện bề mặt
phía trôn cô ng trình ngầm, cuối cìing đào đất phía dưới năp vòm bằng phươim pháp đào
ngầm.
Nắp c ô ng trình ngầm có thế là nắp tạm thời nhằm giái quyết vấn đổ giao ihỏng;
sau khi thi côn g xong phần ngẩm thì mới làm nắp vĩnh cửu (hình 1.4). Tuỳ theo tính chất
của đãt và kích thước tiết diện ngang của cô ng trình ngầm có thc đào toàn cương hoặc
đào từng bậc theo phương pháp N A T M , và sau cùng làm áo c òn g trình niỉầm.
8
Mặt khác, c ó thế do tình hình thế giới c ó nhicu thay đổi sâu sắc sau khi kết thúc chiến
tranh lạnh nên xu hướng làm những c ô n g trình ne.ầrn (lặt sâu cho ca m ụ c đích phòng thủ
dân sư (Civil đ e í e n c e ) đà uiáin đi đáng kể nên cô nc trình neầm đặt nông đã chiếm tỷ lộ
ngày càim tãnu dần.
Ị
'
"v
^
‘
iĩ
'
I ỉìn h 1.3. T rìn h ỉ ự t h i cô n q C T N theo cô n g ììghệ "Sàn - kh u n g cửa"
1 - IV- Các giai đoạn thi công; 1- Đài) ho ; 2- Cọc ; 3 - Ao vòm BTCT;
4- Đất đắp trỡ lại; 5- Áo CTN; 0- Phan ìiịao thông, đi lại.
3}
H ỉn h 1.4. Trình tỉícòng nghệ xây (lựng
tuy-nen lìòi các í>a tàỉi diện m>ầm
í lì ị côn lí hằỉìiỊ plìitơn í>pháp nửa
nạầm pỉicíỉì phía dưới nắp ĩạm ỉ/lời.
a) và b) Thi cõnsị tưởng troỉìạ đất; c) Dào
c l ấ ỉ d ờ n c lộ s á u t h i ế t k ế , l ủ m
s ủ ỉ ì t ự ì ì ì , t ự a lê n
ơ)
tưùnạ; dì Ưip (hít, khôi phục tiện nạlìi vù lôi
(li lại phiu trên ỉiáp; c) Dào đến độ sâu tỉiiếĩ
kể v ù ỈỈÌI côm* íuynen theo so' dó từ dưới lứỉì.
T háo hu sàn tạm vủ khôi p h ụ c các công
0)
trình phiu ỉrớn tuy nen.
1.4. Đ Ạ C Đ I Ể M C Ủ A C Ô N G T R Ì N H H ỗ Đ À O
Cò ne trình hố đào có nhicu đặc điếm, nhưng khái quát lại gồm c ó :
( 1 ) Còn ụ trình hố đào là một loại cỏníĩ việc
tiưưng đỏi nhò nhưng lại c ó liên quan vứi tính
tạm thời, sựdự trữ
về anloàn c ó thể
là
địa phưưim, diều kiện địa chất của mỗi
9
vù ne khác nhau thì đặc đi ểm c ũ n g khác nhau. C ô n g trình hố đào là một khoa học đan
xen giữa các khoa học về địa kỹ thuật, về kết cấu và kỹ thuật thi công; là một loại c ô n g
trình mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen c ủa nhiều nhân tố phức tạp và là ngành khoa
học kỹ thuật tổng hợp đang c ò n c h ờ phát triển về ]ý luận.
(2) D o hố dào là loại c ô n g trình c ó giá thành cao, khối lượnc c ô n g việc lớn thường là
trọng điếm cạnh tranh của các đơn vị thi cô n g , lại vì kv thuật phức tạp, phạm vi ánh
hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, sự c ố hay xảy ra, là một khâu khó về mặt kỹ thuật,
có tính tranh chấp trone c ô n g trình xâ y dựng, đ ồ n g thời c ũn g là trọng đ i ế m để hạ thấp
giá thành và báo đám chất lượng c ô n g trình.
(3) Còn g trình h ố đào đang phát triển theo xu hướng độ sâu lớn, diện tích rộng, c ó cái
chiều dài chiều rộng đạt tới hơn trăm mét, quy m ô c ô n g trình c ũn g ngày c à n s tăng lỏn.
(4) Theo đà phát triển cải tạo cá c thành ph ố cũ, các c ô n g trình ca o tầng, siêu c ao tầng
chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây
dựng lớn, dân cư đ ỏ n g đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi c ô n g c ô n g trình hố đào
đểu rất kém. Lân cận c ô n g trình thường c ó các c ô n g trình xây dựng vĩnh cửu, các c ô n g
trình lịch sử, nghệ thuật bắt bu ộc phải được an toàn, không thể đào c ó mái dốc, vẽu cấu
đối với việc ổn định và khố ng c h ế c hu y ể n dịch là rất nghi êm ngặt.
(5) Tính chất của dất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện liềm án rủi
ro của địa chất và tính phức tạp, tính không đ ồ n g đều của cticu kiện địa chất thuý ván
thường làm c ho s ố liệu khảo sát c ó tính phân tán lớn, khó đại diện được c ho tình hình
tống ihc cùa các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác tương đối thấp, tăng thêm khó khăn
c ho thiết k ế và thi c ô n g c ô n g trình hố đào.
( 6 ) Đ à o hố trong đicu kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các diều kiện hiện trường
phức tạp khác râì dỗ sinh ra tnrợt lở khối đất, mất ổn định hô đào, thân cọ c bị c huy ển
dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị rò nước nghi êm trọng hoặc bị xói lớ... làm
hư hại hố đào, uy hiếp ng hi êm trọng các c ô n g trình xây dựng, các c ô n g trình ngầm và
đường ống ở xưng quanh.
(7) Cô ng trình h ố đào bao g ồ m nhiều khâu c ó quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất,
ch ố n g giữ, ngân nước, hạ mực nước, đà o đất... trong đó, một khâu nào đó thất bại sẽ dẫn
đến cả c ô n g trình bị đố vỡ.
( 8 ) V i ệ c thi c ô n g h ố đào ở các hiện trường lân cận đang đ ó n g cọc , hạ nước ngầm, đào
đất... đều c ó thế sinh ra những ảnh hường hoặc khố ng chê lẫn nhau, tănc thêm các nhân
tố c ó thê gây ra sự cố.
(9) Côn g trình h ố đào c ó giá thành khá cao, nhưng phần lớn lại chi c ó tính tạm thời
1 1 CI1
thường không m u ố n đầu tư chi phí nhiều. Nh ưn g nếu dê xảv ra sư c ố thì xử lý sẽ vô
cùng khó khăn, gây ra tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng n s h i ê m trọng về mặt xã hội.
(1 0) Công trình h ố đào c ó chu kỳ thi c ô ng dài, từ khi đào đất c h o đến khi hoàn thành
toàn bộ các c ôn g trình kín khuất ngầ m dưới mặt đất phái trái qua nhiều lần mưa to,
10
nhicu lẩn chất tai, chấn động, thi c ô n g có sai phạm v.v... tính ngẫu nhiên của mức độ an
toàn tương đối lớn, sư c ô xảy ra là đội biến.
1.5. n h ĩ ỉ N í ; v ấ n đ ể đ ị a k ỷ t h u ậ t t r o n g x â y d ụ n g c ô n g t r ì n h n g ẩ m
C ỦA THẢNH PHỔ
Dù đào m ơ hoặc đào ne ầm , những vấn đé địa kv thuật c ó licn quan đến c ô n g trình
nsầrn hay còn eọi là hậu quá địa kỹ thuật do xây dựng cỏnu trình ngầm g â y ra cần phải
hrờiig trước và tìm mọi biện phấp đế kiểm soát và khống chớ nhữrm hậu quá bất lợi c ho
đò thị nói riêng và c ho môi trường nói chung.
T h e o gi á o SƯ V . A Ilichev [4] thì những vàn đổ địa kv thuật dưới đây phái chú ý
giai quyế t :
- Vấn đề quan trọng tnrức khi đào là thiết k ế kêt cấu chán £Ìữ lliành hố. Thực tế chứng
to rànỉ* c ò n g nghệ thi c ô ng và trình tự xây dựng có ánh hướnu lớn đến trị s ố và đặc trưng
phân bô nội lực trong kết cấu chắn đất và chuyến vị của chiínu. Khi chọn kết câu tường
chán thích hợp và trình tự thi côn g đúnc đắn sẽ íiiam thiểu nội lực và chuyến vị của tườns.
- Khi kháo sát nền đất theo tiêu chuẩn hiện hành chi cho phép dùng một s ố hạn c h ế
các m ò hình tính toán. V í dụ nếu dùng m ỏ hình đàn dổo Morh - C ou lom b ch o điều kiện
địa chất c ô n g trình Matxcơva thì rất gần với kết quá quan trác, sai s ố kh ô n g vượi quá
209;-, c òn nếu dùng m ô hình M O M Ĩ S của nsười Pháp cho urờnu trong đất và c ọ c bán
thép thì sai s ố đến 100% vổ độ kin mặt đất và 5 0 rr vể chuvến vị của đĩnh tường. Nmiycn
nhân của sai khác này là do m ô hình M O M I S là dímẹ cho đál yếu, khỏng phù hợp với
đát nén của Matxcova.
- Dự báo biến dạng của cóng trình quanh hò dùo kì vốn dé
sụ ironc điểu kiện xãv
dựng c ó mật dộ cao cúa các thành phố lớn. Sự khác nhau trong thict kế c ô n g trình ngầm
dặt nơi chật hẹp của đô thị so với thiết kế nhữne nhà thỏnu thường là ờ c hỗ lựa chọ n kc't
cấu và phương pháp xây dựng nó do c ô ng trình hicn hữu quanh dó quyết định. Vì vậy,
m ột trons các dữ liệu dùníỊ trong thiết kế là những hiến dạng thỏm giới hạn của nhà đà
c ỏ thời gian sír dụng lâu dài ở gần c ò ng trình ngầm.
- Vấn dề quan trọng cuối cùng khi xây dựn s cónu trình imầm là cần tìm kiếm các kết
cấu c ó hiệu quá dế háo vẹ những nhà/cóng trình năm tronu vùng anh hường của c ô ng
trình n g ẩ m cíinc như phương pháp xây dựng chúng.
1.6. s ự c ố CƯA CỒNCỈ TRÌNH H ổ ĐÀO
Ó n ư ớ c ta, ÍL1V c h ư a c ó sự t ổ n g kết và p h â n tích c o hệ thỏnu n hư ng trên p h ư ơ n g tiện
t h ỏ n e tin đại ehúnu đà loan báo một số sự c ố lớn hoặc nhỏ trone thi c ô ng hố đào như sập
lò' thành, hò nc hệ thống chắn uiữ, íỉãv lún nứt thậm chí nehicne hoặc sập những c ô ng
trình lân cận.
11
V í dụ ử Anh, trone nhĩmg năm từ 1973 - 1980 khi phân tích những sự cô' n g hi êm
trọng của hố đào sâu (hơn
6
m hoặc n ô n g hơn) thì thấy rằng:
- H ổ đào klìôno c ó c h ắ n s i ữ ch iế m 63 % các trường họp;
- Hệ thống chắn giữ làm v iệc quá giới hạn: 20% các trường họp;
- Chắn giữ k h ô n e đầy đủ : 14% các trường hợp;
- Mất ổn định mái dố c khi đào mở: 3 % các trường hợp.
Hon nữa, tổng kết c ò n c h o thấy hơn 1/3 sự c ố n gh iê m trọng trong thời kỳ này đã xáy
ra trong nền đất đắp hoặc ở những nơi mà đất đã bị xáo trộn do thi c ô n g đất.
Ở Trung Q uốc Ị5 Ị trong nhữrm năm cần đày chi mới phân tích hơn 160 sự c ố h ố dào
đã c ho thấy có 5 vấn để cần quan tâm (báng 1.1).
Báng 1.1. T h ống kẻ các nguyên nhân gáy sự cỏ hố đào
TT
N g u y ê n n h â n g â y ra sự c ố
Số lán phát sinh
T v lộ c/c t r o n s
t ổ n g sư c ố
1
V à n đé t h uộ c q u á n lý
10
6
2
V ấ n đề í h u ộ c k h a o sát
7
3,5
3
V ấ n đề t h u ộ c thiết k ế
74
46
4
V ấ n đề t h u ộ c thi c ô n g
66
41. 5
5
V ấ n đé t h u ộ c q u a n trác
5
3
Qua đó ta thấy những sai lầm thuộc thiết k ế c h i ế m 46% trường hợp và do thi có n g
chiếm 41,5 % tnrừng hựp, trong đó dặc biệt chú ý c ó đến 30% trường hợp là khi thi cò n g
ờ nền dát vếu với inưc nước níĩầm
cao... c?
c â yJ tổn thất hànu
c?
C triệu
. đến hànu
Cr c hục
. triệu
. nhân
dân tệ (liền Trung Q u ố c ), c ó thươne v o n g về người, làm c hậm tiến độ thi c ò n g , tăng giá
thành c ô n g trình, ánh hưởng xấu đến sinh hoại bình thường của nhàn dàn quanh vùng,
íiây hậu quá không tôì về mặt xã hội.
Qua đây c ho ta thấy sự quan trọng của việc khảo sát, thiết kế, thi côim, quan trắc và
q u á n lý tro ng CÔI12 trình c h ắ n e iữ c á c h ố đ à o sâu, đ ê tr á n h sự c ố thì phải đ ặ c biệt c h ú ý ở
nhữnsĩ khâu c ó tỷ trọng rủi ro cao.
12
Chương 2
N G U Y Ê N T Ắ C THIẾT KẾ K Ế T CẢU
C H Ắ N GIỮ HỐ ĐÀO SẢU
Đẽ thiết kế kèt cấu chan giữ hố đào sâu can có tài liệu địa chnì cong trình và địa chất
thủV vãn, kháo sát cỏim trình lân cận, sau dỏ lưa chọn kiêu kếĩ câu chan giữ và tính toán
chíine Iheo yêu cầu chức năim của kết cáu ây.
2.1. YÊU ( Ẩ u KHẢO SÁT ĐỊA CHAT CỔNtí TRÌNH VẢ ĐỊA CHẤT THUỶ VẦN
Tài liệu khào sát địa chất coim trình và địa chát íhuý \ ã n cua dài được x em là căn cứ
q uan trọng đê hoan thành tốt việc thiết ke và thi còng chán íĩiìr ho dào sâu. Trong trường
họp hình thường, kháo sất c ho chán uiữ hố đào sâu phái tiên hành đổim bộ với việc kháo
sát cua cỏ im trình chính. Khi đặt nhiệm vu khao sat hoặc lập đé cương kháo sát phái tính
đến n h ữ n s đặc điế m và nội du ng của việc thiêl kẽ và thi cỏnu cõng trình chán qiữ h ố đào
sâu, có nhữim qui định riênu dề ra yêu cáu cho cónẹ việc kháo sút địa chất công trình và
địa chất thuỷ vãn cùa vừng đất định xây đựng cõim trình nuum.
Đ e lập nhiệm vụ kháo sát phái có đầy chi các lài liéu sau đâv :
1) Địa hình, đuờim ố ng kỹ thuật imam (nêu cóì tại vùim dất xày dưng và bán võ mật
bang bố Irí cóng trình dự định xay tlựnu.
2) Loại hình, tài trọnỉĩ kct càu hcn tren c ua cònụ Inulì dự (lịnh xiìy tlựnu và loại còn g
trình n s ầ m c ó thế sử dụng, nhất là be rộntĩ và dó sâu hố đào vì ciiúng là cư sở đế lựa
c h ọ n s ơ đ ổ t í n h c ũ n g n h ư CÔI1ỈĨ n g h ệ thi CÒM2.
3) Đ ỏ sâu hố đào, cốt c ao đáy hố, kích thước nlạt hàim ho và kicu loại cung như chê'
đ ộ c ô n g n c l ì ệ thi c ô n g c ô n g t r ì n h c h á n g i ữ lìổ đ à o c ó tlìc đ ư ợ c SƯ d ụ n g .
4)
Đié u
kiện
môi
ưườim
tạị
vùng
đát
còng
trình
và
vùng
đất
phụ
cận
( c ò n g trình ớ gầ n và n h ữ n g y êu cấu vé mỏi trưòìiq: hạn chớ biến d ạ n g và c h u y ế n dịch
c ủ a đất hoặc chấn đ ộ n s , tiếng ổn, xử lý đất - nirớc thài lúc thi cóng) cùn g các điểu kiện
khí hậu cúa địa phương (nnra, ncập lụt, nárm hạn) v.v...
L àm sáng to những yếu tố nói trên là một trong nhữns nhiệm vu k h á o sát xây dựng
đõ phục vụ cho lộ trình c hu ng là "kháo sát - íhict kc - thi côim" và nhờ đó để giải quyết
c á c yêu cầu sau :
- Lựa chọn phương án tối ưu cho eiái pháp kct cấu và quv hoạch chun s;
- Xác định tái trong lén các kết câu chịu lực;
- Chính xác hoá so' đồ tính và lập kè' hoạch thi còne;
13
-
Dự háo những biến đổi có thể x ả y ra của mô i trường đò thị c ó lièn quan đến xây
dựng và khai thác.
2.1.1. Công tác thãm dò
/ . Đ é c ư ơ n g k h ả o sá t
Căn cứ vào văn hán về nhi ệm vụ kháo sát địa chất c ỏ n ẹ trình sẽ liên hành thu tháp các
lài liệu đã có về địa chất, thuý văn, k hí tượng tro ne phạm vị phu cận cúa c ò ng trình, các
kinh nghiệm trong x ây dựng ở địa phương để lập đề cương khảo sát mà nội dung c ơ bán
Sĩổm c ó :
(1) Tên c ôn g trình và đơn vị chủ quản;
(2) Mục đích và nhiệm vụ khảo sát;
(3) Phương pháp khảo sát và b ố trí khối lượng c ô n g việc: bao g ồ m nội dung, phương
ph áp , s ố lượng c ủ a c ô n g việc đ o vẽ, đ i ề u tra, t h ă m d ò V.V.... và yê u c ầ u đòi VỚI từng h a n g
m ục c òn g việc;
(4) Nhĩnm vấn đề c ó thể gặp phái trong khi tiến hành c ó n g việc và biện pháp giái
quyết vấn đề;
(5) Chính lý tài liệu và nội dung c ủa bản báo cáo, những biêu đổ phái có.
2.
T h ă m dò h iệ n tr ư ờ n g
Thăm dò hiện trường c ó 4 loại là dà o thăm dò, khoan thăm dò, Jham d ò bansi phương
pliííp xiiycn và thăm dò bằng phương pháp vật lý. Troim việc tlìăm dò địa chất cỏ im
trình, hiện nay khoan thăm dò là phương pháp được dùng rộng rãi nhất và c ỏ hiệu quá
nhất. Phưưng pháp này dùng thiết bị và c ô n g cụ khoan đc iấy mẫu thử đất đá iừ ló khoan
đế xác dịnli tính chất c ơ lý của đất đá và phân loai các đia lần". Plurưnụ pháp tham đò
b à im x u y ẽ n h ay vạt lý c ũ n g là m ộ t t r o n g c á c p h ư ơ n g p h á p t h ă m d ò , d ỏ n g thời c ũi m lại là
mội phương pháp đê ki ếm tra, bằng phirơne pháp xuyc n c ó thế xác định lính cliâì cơ lý
cùa nền đất, lựa chọn tầng chịu lực và m ó n g c ọ c và xác định khá năn" chịu lực cua cọc.
Tliãm dò bàng phương pháp vật lý (như rađa địa chất) c ó thê biết rõ được mặt ranh giới
của các s ỏ n s ngòi mạch ng ầ m c ố và cá c chướng ngại vật nsầni v.v...
Bố trí dicm thăm dò c ho c ô n g trình chắn giữ hố đào sâu: Phạm vi thăm dò là vùng đất
có thổ hố trí kết cấu chắn tiiĩr, bố trí đi ế m thăm dò trong phạm vi rộng ra neoài ranh siới
hố dào, bằng 1 - 2 lần độ sâu hố đào. Với loại đất m é m , phạm vị kháo sát phai m ở rỏim
thoá đáng hơn nữa. Đ i ể m thăm dò phải b ố trí quanh chu vi hố đào với khoánq cách từ
m é p hố xác định theo mức độ phức tạp của địa tầns, thườns là kho àn c 2 0 - 3()m. Đ ộ sâu
khao sát phái đáp ứng ycu cầu ki ể m tra ổn định tổ ne thế, thường kh ô n g được nhỏ hơn
2 - 2,5 lần độ sâu của h ố đào.
Thiết k ế và thi c ô n g chắn giữ h ố đào bao g iờ c ũ n e gặp phải lầng đất nông trên mặt
dãt, do đó yêu cấu đối với việc khảo sát nó càng phải tườntỊ tận hơn. Tầng đất mật ớ một
số vùng trầm tích c ổ c ó thê gặp s uố i ngầm, ao ngầm, g iến g ngầm, s ò n g c ổ và các
14
ch.rớiiỉỉ n g a i vật v.v.., đất lấp t h ườ n u gă p là dĩ;t tót và đất rác. Nếu n ư ớ c khi lấp đất m à
khôim d ọ n s ạ c h c ỏ rác và b ù n n h ã o thì thư oìri lẫn rất nh iéu tạp chất hữu cơ. C á c v ù n g
g í h c á c đ ò thị thì t h ư ờ n g nạp đất lấp hãiiL1 phế thái xây đựnụ sâu 2 - 5 m , c ó nơi lấp b ằ n g
xí than h o ặ c rác thái sinh hoat, h à m krợnn tạp chài hữu c ơ khá nhiêu.
Trong việc k h á o sát d ị a chất c ô n g trình cho còng trình c hă n giữ h ố đ à o n ếu g ặ p phải
t ẩn u đất nói trên (suối niíầm, s ôn g cổ, ch _rớne ngại vật n uẩ m v.v...), n go à i sử d ụ n g
hò kiioan c ó tính k h ô n g c h c ra, có thể bố trí thêm nhiều h ố n ỏn c ví du n h ư k h o a n thìa,
khoa n h o a đ a y c ó đirờnií kí nh nhỏ, k h o à n c cách hố klioan có thế trong p h ạ m vi 2 - 3m ,
yêu cá u làni rõ n s u y ê n n h à n hì n h th ành và loai đất lấp. làm rõ địa hình, đ ị a m ạ o , ao hồ
biên đổi, làm rõ đậ c t rư ng p h â n bố, độ đàv và hiến đổi ranh uiới. nói rõ các đặ c tính
cô ng trì nh c h ú ycu.
Cần đ ặ c biệt c h ú ý sự c ó m ặt lóp đất yếu, tuy rái m o n e , nằ m tr o n s c á c lớp đấ t tốt, vì
lớp đất y ế u n à y c ó thế g â y trượt/mất ổn định cho hố đ à o sâu nhất là khi t h ế n ằ m c ủ a nó
là nghiônsi.
Đ e tiến h à n h thiết k ế tư ờ ng c h ắ n c h ỏ n c thấm và hạ nưức n gầ m hố đào , phài tiến h à nh
kh a o sát đ ị a c hấ t lliuv vãn, tìm rõ tang chứa nước (hao g ồ m íánu trên £Ìữ nước , nước
n g ầ m , nư ớ c á p lực) và tình hì nh vị trí tang, độ sáu phân h ố củ a l ẩn s c á c h nước, xá c định
m ự c nư ớc n g ấ m tĩnlì. Với c ô n g trình trọim yếu phái thực lìiòn phàn ta n g lấy nước thử
n g h i ệ m h o ặ c b ơ m nước t h ử n g h i ệ m (với dài sét), bố trí lỏ qu an sáỉ m ực nước , n h ă m xác
đị n h đ ư ợ c hệ s ố t h ấ m K c ủ a các tầng chứa I1ƯOC và ng u ồ n cium cấ p bổ su nq.
2.1,2. Công tác thí nghiệm
C á c t h ô n u s ố xác đ ị n h troim c ấ c thí imhicm phai đá p ứim dược yẽu c ẩ u c ủ a c ô n g việc
ihièt kê và thi c ò n g c h o n g giữ và hạ nuiL )UA
1) T r o n g lượng tự n h i ên Ỵ, đ ô ẩm tự nhiên Cu va
k h ô n g d ồ n g đ ề u C u = d h(/ d Ị0, n h a m đ á n h giá khả năng của các hiện tư ợng xói Iieầm, rửa
trôi và cát ch ả y.
N ế u n h i c u d ò n g t h ấ m c ủ a nước là từ dưới lên íicn, khi lực thuv đ ộ n g h ư ớ n g lên bằ ng
với trọng lư ợ n g đá y nổi c ủ a đấ t thì hạt đất sẽ ơ trạim thái huy ên phù m à m ấ t ổn địn h, khi
đ ỏ sc xá y ra h iệ n urựng c á t ch ả y. Cát clìáv xav ra ơ c hỗ d ò n g thấm trào ra lừ be m ặ t khối
đấ t và k h ô n g x â y ra trong nội hộ khôi đất. Cát chay chủ ycii xay ra vứi cát m ị n , cát bột
và đất bột.
T h e o p h â n tích m ộ t s ố cône; trình c ủ a nước nsoài khi mrớc nẹầni c há y từ dưới lèn trcn,
ữ độ c h ê n h tliuỷ lực 1 ^ 1. thì c á c loại đất sau đâv dẻ xây ra hiện tươnu cál ch ay:
(I)
H à m lượim
hạt sct ( phá n trăiìì theo khối lượng) < 10 - Ỉ 5 C'<: H à m lư ợ ng hạt bui
( p h á n t ră m t h e o khỏi lượn g) > 65 - 1 5 c/(:
15
(2) Hệ s ố k h ô i m đ ồ n e đ ể u C u trong k h o ả n g 1,6 - 3,2;
(3) Hệ s ố r ỗn g c > 0,8 5;
(4) Đ ộ ẩ m ( ph ần t r ă m t h e o t rọ n g lư ợ n e) co > 30 - 3 5 % ;
(5) L ó p cát m ị n và đất m ị n loại cát c ó đ ộ d à y > 25 cm .
Khi d ò n s t h ấ m t ro n g đất cát, các hạt n h ỏ m ị n t ro n g đất dưới tác đ ộ n u c ủ a lực th uý
đ ộ n g , c ó thế bị n ư ớ c k é o đi q u a k he r ỗ n g g i ữ a c á c hạt thô, đ ó là h iệ n t ư ợ n g xói n e ầ m .
Xó i n e ầ m c ó thế x à y ra t r o n g p h ạ m vị cụ c bộ , n h ư n g c ũ n g c ó k h ả n ă n ụ m ở rộnỉỊ d á n và
d ã n đ ế n khối đất bị m ấ t ổ n đ ị n h và p h á h u ỷ . X ó i n g ẩ m c ũ n s c ó thế x ả v ra ở c h ỗ d ò n g
t h ấ m trào ra h oặ c x ả y ra n g a y t ro n e nội h ộ kh ối đất. Đ ộ c h c n h c ủ a cột n ư ớ c tới h ạ n khi
x ả y ra xói n g ầ m c ó liên q u a n với đ ư ờ n g k í n h c ủ a hạt đất và tình h ì n h c ấ p phối. Hộ s ố
k h ô n g đ ồ n g đ ề u c à n g n h ò thì c à n g d ẻ x ả y ra xói n c ầ m . Với loại đất k h ô n g d í n h m à hệ
s ố k h ô n g đ ồ n g đ ề u C u > 10, vói độ c h ê n h t h u ỷ lực tương đối n h ỏ c ũ n u c ó thế x a y ra
xói n g ầ m .
3) T h í n g h i ệ m nén: T h í n g h i ệ m nc n ờ t r o n g p h ò n g c u n g c ấ p chí tiêu tính nén , hệ sô
ncn và mòclun nén... c h ú n g d ù n g dể tính t o á n biến dạ n g . Khi phái lính đ ế n á nh h ư ư n g
c ủ a việc g i á m tái t r ọ n g rồi lại t ă n s tải t rọ n g khi đ à o h ố sâu thì phai l à m thí n e h i ệ i n đ à n
hồi. X e m xét lịch sử ứng suất đ c tiến h à n h tính lún, phai xác đ ị n h á p lực tiền c ố kết, chỉ
sỏ né n và chí s ố đ à n hổi.
Với c ô n g trình x â y d ự n g t r ọ n g yếu đặt trcn đấ t n i ề m sâu d à y c ó tính n ế n cao , phui xấc
đ ị n h hệ s ố c ố kết t h ứ c ấ p d ù n g đ ê tính to án lún th ứ cấp.
Khi tiến h à n h p h â n tích ứ n g suất bicYi d ạ n g , phải l à m thí n g h i ệ m n en ba trục, c u im c ấ p
t h ô n c s ố tính to án c h o m ỏ h ì n h đ à n hổi phi t u y ế n và đ à n hồi dco.
4) T h í n g h i ệ m c ư ờ n g đ ộ c h ố n g cát: C ư ờ n g đ ộ c h ố n g cắt X, lực d í n h c và íĩóc m a sáí
trong ệ c ú a đát c ó thế d ù n g th í n g h i ệ m cãt trong p h ò n g vói m ẫ u đất n g u y ê n trạng, thí
n u h i ệ m cắt ớ hiện t rư ờn g , với đ ấ t sét m ề m , h ã o h o à nước có thổ á p clụnu thí n u h i ộ m cắt
ban c h ữ t h ập và thí n g h i ệ m x u y ê n tĩnh.
Vứi c ò n g trình t r ọ n g y ế u p h a i d u n g thí n g h i ệ m cắt ba trục, đấf tính sét h ã o hoà nước
khi tốc đ ộ qia tải k h á n h a n h n ê n d ù n g thí n g h i ệ m k h ô n g c ỏ kết k h ô n g tho át nưức (ƯU);
Khi tốc đ ộ thoát n ư ớ c c ủ a k h ố i đất tư ơ ng đố i n h a n h m à tiến h à n h thi c ó n g lại tương đối
c h ậ m , c ó thô d ù n g th í n g h i ệ m c ố kết k h ô n g tho át nước (CU). Khi c a n phải c u n g c ấ p chi
tiêu c ư ờ n g đ ộ c h ố n g cắt ở ứn g suất hữu hi ệu thì phải d ù n c thí n g h i ệ m c ố kết k h ỏ n g thoát
nước c ó đ o á p lực n ư ớ c lồ r ỗ n q (C u ).
Vói các c ò n g trì nh b ì n h t h ư ờ n g , c ó thể d ù n g thí n g h i ệ m cát p h ẳ n g , p h ư ơ n g p h á p thí
n q h i ệ m d ược q u y ế t đ ị n h bởi loại tải t rọ n g , tốc đ ộ gia tải và d iề u k i ệ n t h o át nư ớc c ủ a đất,
tlurờim thì c ó thế d ù n g c á c h c ố kết cắt n h a n h . C ă n c ứ ki n h n g h i ệ m c ủ a v ù n g đất T h ư ọ ìm
Hái, trị c , (p d ù n g đ ế tính á p lực đất và ổ n đ ị n h tổ ng thể đà lấy từ trị s ố đ ỉ n h cứa c ư ờ n s
đ ộ c h ố n é cát. Với trị c , (p đ ế tín h đ ộ trồi c ủ a h ố m ó n g và các tính t o á n k h á c có thế lấy
b á n g 7 0 % trị s ố đ ỉ n h c ủ a c ư ờ n g đ ộ c h ố n g cát.
16
Với đất sét bão ho à nước, c ó khi cần làm thí nuhiệin cường độ ch ố n g cắt m ẫ u đất kh ô n g
l ụ n ch ê h ô n g đ ê xác định cường độ chỏnu cát không han c h ế tìône C|u và đ ộ nh ạ y củ a đất s,.
5) X á c đ ị n h hệ s ố thấm : Với nhữ nu cong trình trọnu vếu phải d ù n g p h ư ơ n g p h á p thí
I i í h i ệ m hút nước hiện trườn g h oặ c thí nu hi ệm bơm nước đc đo hộ s ố t h ấ m
c ủ a đất. Các
c ò n g trình b ì n h t h ư ờ n g c ó thể làm thí ntihiệm thâm ớ t ro n " phòn g đ ể đ o hệ s ố t h ấ m theo
p h ư ơ n q t h ẳ n g đ ứ n g k v và hệ s ố t h ấ m theo phưưim nằm lìgans kh. Đ ấ t cá t và đ ấ t đ á vụn
có thè d ù n g thí n g h i ệ m cột nước k h ỏ n s dổi. đất sct và đất tính sét c ó thể á p d ụ n g thí
n í h i ệ m cột mrớc biến đ ổ i c ò n loại đất m ề m có tính th ấm nước rất t h ấ p thì c ó thể xác
đ ị n h b ằ n g thí n g h i ệ m c ố kết.
6 ) T h í n g h i ệ m chấ t h ữu cơ: T h e o hàm lượn 2 chất hữu cơ, đất có thể c h i a làm đấ t vô
cơ, đất hữu cơ, đất t h an b ù n và than bùn vv... Có thể xác định lượng hữu c ơ b ằ n g lượng
mất đi khi đ ố t h o ặ c b ằ n g p h ư ơ n g pháp dunu lượng po stassium c h r o m a t e nặ n g , khi cần
có thế d ù n g p h ư ơ n g p h á p h o á p hâ n tích đê xác định thành phần axit h ữu cơ.
7) X á c đ ị n h hệ s ố nền: Đ ố i với các c ô n s trình bình thườnu có thể d ự a th eo các q u y
p h ạ m hi ện c ó đê xá c đ ị n h hộ sô li lệ m 0 của đất nền
theo chiều đ ứ n g và hệ s ố tỉ lệ m
í heo ch iổu ngantỊ. Với các c ô n g trình trọng yếu có thế xác định b ằ n g thí n g h i ệ m n én tải
t rọ n g q u a t â m p h ầ n g h o ặ c thí n g h i ệ m nén bên.
T h í ni ỉhi ệm né n bê n c ò n c ó thế d o được hệ sỏ áp lực bên tĩnh.
2.1.3.Nội dung chủ yếu của báocáo kliào sát
K h á o sát địa c hấ t c ô n g trình và địa chất thuv văn c h o CỎI12 trình c h ấ n g i ữ h ố dà o
llnrừng phải tiến h à n h kết h ợ p d ồ n g thời với còng trình ch ính d o đỏ, b á o c á o c ũ n g phải
s o ạ n tháo c ù n g lúc. N g o à i nh ữi m nội dun u mà báo cáo khát) sál cua c ó n g trình c h ín h cần
phái có ra, c h ủ yếu c ò n th ô m các nôi cluim sau dày:
1) Khá i quát về c á c đ ic u kiện địa chất CÔIHÍ trình và địa chất thuỷ vãn c ó liên q u a n tới
việc đ à o và c h á n g i ữ h ố đào. Với các lầne dát có liên q u a n lới việc đ à o và c h ắ n g i ữ thì
việc phâ n b ố và biến đối c ủ a clulng theo lác thế nam ncantí và c h ic u t h ẳ n g đ ứ n g phải
p h â n c hi a và m i ê u tả c h o thật chi tiết, trên bán vẽ mật h á n 2 và mật cắt phải ch ỉ rõ vị trí
c ủ a kh e suối n g ầ m , s ò n g c ổ và các tư liệu vổ nhữntí địa t ần s có thổ x ả y ra h i ệ n tượng
p h u n trào, cát ch ả y, đ ồ n g thời đ u a ra các hiện pháp và kiến Iìiihị p h ò n g ngừa ;
2) Tiên h à n h t h ố n g kê và lốníỉ hợ p phân tích các thông số c ơ lý c ủ a đấ t cđn thiết c h o
thiêt kè và thi c ô n g c ô n g trình c h ắ n giữ h ố dào, dc ra trị số kiến nghị c ủ a c á c t h ô n g số;
3) C u n g c ấ p tài liệu và t h ô n e sỏ' vc các tầne chứa nước, cũníi nh ư n g u ồ n nước c ó thể
g à y úng ngậ p, đ ư a ra kiến nghị về plurơnc án thi c ô n e c hắ n " i ữ h ố đ à o và hạ m ự c nước
n g ầ m ho ặc cầ n t há o k h ô tiểu VÙI12 xây dựnsi;
4) D ự kiến sự biến đối q u a n hệ ÚÌÌ2 suất - hiên dạng CLKI khối đất d o đ à o h ố m ó n g gây
ra và n h ữ n g ánli h ư ở n g bấ t lợi cu a việc hạ mực nước níùim tiến mo i tr ư ờ n g x u n g qu a nh ;
5) Đề xuấ t các kiên n e h ị vổ việc quan trác ở hiện Irườnn dối với c á c kế t cấu c h ắ n gi ữ
t r o n g q u á trình thi CÒIISỈ h ố đ à o hoặc còníi trình lân cận.
17
Ngo ài n h ữ n g nội d u n g c h í n h nói trên có thế t h ê m n h ữ n g phu lục i ư ơ n e ứ n s với c ác
phần c h í n h c ú a b á o cáo.
2.2. ĐIỂU TRA CÔNG TRÌNH XUNG QUANH
Trước khi thiết k ế và thi c ô n g c ô n g trình c h ắ n g i ữ h ố đ à o sâu, phái đ i ề u tra t ườn Sĩ tận
m ô i t rư ờng x u n g q u a n h , làm rõ vị trí, hiện t rạ n g c ủ a c ác c ô n g trình x â y d ự n g , c á c kết
c ấu n g ầ m , đ ườ n g sá, ố n g n e ầ m vv... h i ệ n đ a n g c ó trong p h ạ m vi ch ịu ả n h h ư ờ n g , đ ồ n g
thời d ự tính n h ữ n g ả n h h ư ở n g đối với c ô n g trình x u n g q u a n h d o việc đ à o và hạ m ự c nước
n g ầ m gâ y ra. Đ ề ra c á c bi ện p h á p đ ề p h ò n g , k h ố n g c h ế và q u a n trác c ầ n thiết.
1) C ô n g trình xâ y d ự n g trên m ặ t đất: C á c c ô n g trình x â y d ự n g tro ng p h ạ m vi ánh
hư ởn g b ằ n g k h o ả n g 3 lần đ ộ sâ u h ố đ à o ở x u n g q u a n h h ố m ó n g , phải đ i ề u tra rõ về hình
thức kết cấu, kiểu loại, kích thước và đ ộ c h ô n sâu c ủ a m ó n g , thời gi an thi c ô n g xây
dựng, tình hình sử d ụ n g , hiện trạ ng c ủ a lún, b i ế n d ạ n g , tình h ìn h ốn đị n h , c ó bị lún,
n g h i ê n g k h ô n g đéu n g h i ê m tr ọ n g k h ô n g , có vết nứt k h ô n g và m ớ r ộn g vết nứt n h ư t hế
n à o v.v...
2) Kết cấu n g ấ m : C h u y ế u là đ ư ờ n g xe đi ện n g ầ m , d ư ờ n g h ầ m , c ô n g trình p h ò n g
k h ỏn g, bể ch ứa dầu, n h à g a ra n g ầ m vv... L à m rõ h ìn h thức kết cấu, đ ô c h ô n sâu, vị trí
m ặt b ằ ng , c ô n g n ă n g sử d ụ n g và k há n ă n g có thế xả y ra khi di dị ch vị trí v.v...
3) Đ ư ờ n g ớng n g á m : c h ủ y ế u là ố n g khí đốt, ố n g c ấ p nước, ố n g thoát nước, d ư ờ n g
c á p điện , điện thoại vv... Phái điều tra rõ về c ô n g n ă n g sử d ụ n g , vị trí, đ ộ c h ô n sâu, áp
lực i ron g ố ng, đ ư ờ n g kí nh ố n g , vật liệu ố n g và c ấu tạo m ố i nối ố n g v.v...
4) Đ ư ờ n g sắt, đ ư ờ n g bộ: Đ i ề u tra rõ về đ ư ờ n g ray c ủ a đ ư ờ n g sắt, kết c ấ u m ặ t đ ư ờ n g
c ủ a đ ư ờ n g bộ, c ự li từ đ ư ờ n g sắt đ ư ờ n g bộ tới h ố m ó n g , tình hì nh c ủ a nề n đ ư ờ n g , lưu
lượng xe c ộ và tải tr ọ n g c ủ a xc v.v...
ơ một s ố nước liên tiến ng ười ta c ó sần tài liệu về hệ t h ố n g c ô n g trình n c ầ m , kể cả
m ộ t phán trong hệ t h ố n g đó đ ã loại bỏ, nê n n h ữ n g c ô n g việc vừa n ê u c ó thc thực hiện
tương đối đ ơ n giản. N g ư ợ c lại, ớ nướ c ta, việc lưu g i ữ bả n đ ồ hộ t h ố n g c ô n g trình n g ầ m
(tuy mới hạn c h ế c hí với m ạ n g lưới hệ t h ố n g kỹ thuật: đ ư ờ n g c ấ p tho át nước , c á p điện
tín và đi ện đ ộ n g lực ...) tại c ác th à n h p h ố lớn c ò n n h i ề u thiếu sót n ê n n h ữ n g t h ô n g tin
cẩn thiết nói trên c ầ n phái tìm ra p h ư ơ n g p h á p k h á o sát c ũ n g n h ư tổ c h ứ c đ o vẽ c ần thiết
nên sẽ rất tốn ké m . N g o à i ra việc x á c đị n h lượng b o m m ìn c ò n sót ( ch ư a nổ hiện n ằ m
trong lò ng đất) tro n g c h i ế n tra n h vừa q u a c à n g l à m c h o c ó n g tác k h á o sát đi ểu kiện m ô i
tr ư ờ n e th ẽm n h ữ n g n h i ệ m vụ c ó đ ặc thù riêng và đ ể giải q u y ế t phải n h ờ đ ến s ự g i ú p đ ỡ
kỹ thuật cưa c ô n g binh.
T ó m lại, đế việc k h ả o sát nói trên c ó đ ủ t h ô n g tin p h ụ c vụ c h o thiết k ế và thi c ô n g h ố
đ à o sâư cần phải c ó n h ữ n g s ố liệu trắc đạc c ỏ n g trình, địa chất c ô n g trình, địa chất th uý
vàn, c ò n g trình lân c ậ n và c ó khi c ần c á sô liêu về k h í tượng thuỷ vãn nữa.
IX
2.3. P H Ả N L O Ạ I T Ư Ờ N G C H Ắ N H Ô ĐAO
T ư ờ n g c h ắ n h ố đ à o c ó các loại c hú vcu sau đâv:
(1) T ư ờ n g
c h ắ n b ằ n g xi m ă n g đất trộn ơ táng sáu: T rộ n cường c h ế đ ấ t với xi m ã n g
t h à n h c ọ c xi m ã n g đất, sau khi đóníi rán lai sõ thành tường chắ n có d ạ n g bả n liền khối
đạt c ư ờ n s đ ộ nhất đị nh , d ù n g c h o loại hố đào có độ sâu 3 - 6 m;
(2) C ọ c há n thép: d ù n g th ép m á n g , thép sấp ngửa m ó c vào nhau h oặ c cọc bản thép
k h o á m i ệ n g h ă n g th ép hình với m ặt căt chữ l và c h ữ z . D ù n g p h ươ ng p h á p đ ó n g hoặ c
r un u đê hạ c h ủ n g vào trong đất, s au khi hoàn thiện nh iệm vu chắn giữ, c ó thế thu hồi sử
đ ụ n 2 lại, d ù n c c h o loại h ố m ó n s c ó độ sâu íìr 3 - lơm .
T r ê n thị lrư ờng t h ế giới người ta đa dùnu cọc ban p v c thay thép.
(3) C ọ c bả n bẽ tò ng cốt thép c ó mạt cát chữ u , c ... dài 6 - 2 0m , sau khi đ ó n g cọc
xuõYiỉỉ đấ t, trên đ í n h cọ c đ ổ m ộ t d á m nuì bũnu bê tòng cốt thép đế đặt t h a n h c h ố n g h o ặ c
t h a n h ne o, d ù n s c h o loai h ố m ó n g c ó đỏ sau 3 - 15m;
Ở n ướ c ta đà san xuất b á n cọc b â n băng BTCT ứiiiĩ suất trước.
(4) T u ờ n e c h á n b ằ n s c ọc k h o a n nhồi: đường kính (ị)600 - lOOOm, c ọ c dài 15 - 3 0 m ,
l à m t h à n h tường c h á n th eo kicu hàníi cọc, trên đỉnh c ũ n g đ ổ d ầ m v ò n g b à n g BTCT,
đ ù n g c h o loại h ố m ó n g c ó đ ộ sâu 6 - 13. có khỉ đên 25m.
(5) T ư ờ n u liên tục tro n g đất: sau khi dào llìành hào in ỏn u thì đố
bê tô ng, làm
th ành
u r ờ n g c h ắ n đất b ằ n g bô t ô n g cốt th cp có cường độ lương đối cao, d ù n g c h o h ố m ó n g có
đ ộ sâu l()m tro' len ho ặ c trong trường hợp CỈỈCII kiẹn thi c ó n g tương dối k h ó khăn. C ó thế
l a m l ườ n g h à n g két c âu t ấm B T C T láp chép.
( 6 ) G i ố n g c h ì m và g i ế n g c h ì m hơi cp: trên mật đất hoặ c troim h ố đ à o n ô n g c ó nền
cĩược c h u a n bị dặ c biệt, ta làm lường Vày cua cóng trinh dé hơ ư phía trên và phía dưới.
P h í a b ẽ n t ron g c ô n g trình (troniĩ lòim cua ciống) dật các m á y đ à o đất, và d ù n g cần trục
đ ê c h u y ê n clất d à o d ượ c ra khỏi ciếng. (Tm<ì co llic đào dấí bằng p h ư ơ n g p h á p th u ỷ lực.
D ư ớ i lác chum c ủa lực trọ n g tnrờ ng ítrọrm lượng bản thím của uiếng) c ô n g trình sẽ hạ
s â u vào đất. Đ ể g i à m lực m a sát ờ mặt nuoài giống có the d ù n g p h ư ơ n g p h á p xói th uỷ
1 ực , làm lớp vữa sét q u a n h m ặt Iìíĩoài giốne và đất, sơn lên mặt nuoài lớp sơn c h ố n g m a
s á t v.v...
Sau khi g iế n g đ ã h ạ đ ế n đ ộ s áu ihiốí kẽ sẽ thi c ô n g bịt đá y và làm c ác kcì c ấu bcn
t r o n g từ dưới lên trcn: cột, s àn, m ó n g thiết bị. bunke v.v...
T r ừ loại tường c h ắ n loại (1) và (2), các loại tường chán còn lại t hư ờ ng được sử d ụ n g
k hi thi c ô n g h ố đ à o và n h i ề u tr ư ờ n e hợp CÒĨ1 làin lườnc vĩnh cừu ch o c ô n g trình n g ầ m .
Kết c ấ u tườn g c h ắ n gi ữ h ố đ à o s âu có thô phán loại theo :
- Ph ư ơ n g thức d à o h ố (hình 2 . 1 ì;
- Đ ặ c đ i ế m chịu lực (h ìn h 2.2);
- Clìức nă ng kết cấu ( hìn h 2.3).
19
(A) Đà o hố
không có
chắn giữ
Đào thảng đứng
Đào có dốc
Đào
TDào
Đào
Đào
thẳng đứníí
có dốc khi không cỏ nước ngầm
có dốc thoát nước bằng m á n s hở
có dốc khi hạ mực nước bằng giếng
Đào kiểu côngxon
Cọc bản thép, cọc ống thép, cọc bản BTCT
(Có neo kéo,
Cấu thành bởi cọc nhồi BTCT (cọc xếp dày, cọc
không có neo kéo)
xếp thưa), tường chắn đất tổ hợp bơi một hànc
hoặc hai hàng - cọc nhồi khoan lỗ và bơm vữa
hoặc cọc trộn đất vôi, cọc bơm quay)
thức đào h ố
Tường liên tục ngấm BTCT
Tường liên
Tường liên tục ngầm đất vôi
tục ngầm
có cốt (SMW)
Kết cấu chắn giữ bằng giếng chìm
^Tường chắn đất kiểu trọng lực
Phương
(B) Đào hố
có chắn giữ
Cọc giữ đất cốt cứng
Đào kiểu kết cấu chẩn giữ hình vòm
Đào kiểu chắn giữ bên trong (hệ thống trong được tạo thành bởi dầm
ngang dọc theo mặt bằng, ống thép, cọc) bao gồm một tầnẹ chống, nhiều
tầng chống
Đào kiểu kết cấu chắn giữ với neo đất (cọc chắn đất, kết cấu neo giữ
một tầng, nhiều tầng, đinh đất, kiểu thanh neo có íạo lực neo băng dự
ứng lực và không dự ứng lực)
(C) Đào phân đoạn hố đào - phương pháp đào phân đoạn hố đào
^Kốt hợp
phương
thức A.B)
\ Đáu tièn đóng cọc bân - đào ờ phần giữa - đố be tông CTN ờ giữa và các
kết cấu ngầm - thanh chông chéo và chốniỉ ngang - rồi lại đào đất xung
1^ quanh thi công tiếp
(D) Đào bằng phương pháp ngược và bán
tỏng hoặc tường rồi làm bán sàn bè
(E) Đào có
gia cố khối
đất thành hố
và đáy hớ
(sír dụng
riêng lẻ hoặc
kết họp kết
cấu chắn giữ
khác)
t ố n g
ngược (top-đown) - Trước
tiên làm cọc nhồi bô
từ trên xuống, ỉợi dụng nó làm kết cấu chắn gi ừ
f Đào bom vữa giữ thành, đào có màng hoá chất giữ thành, đào có xi măng
dất lưới thép giữ thành
Đào có đinh đất uiữ thành (bờ thành đạt thép phun hẻ tỏng)
Đào phun neo bê tông giữ thành (hoặc phun neo có thanh neo ciữ thành)
Đào với cọc rỗ cây dạng lưới giữ thành
Đào gia cố bằng bơm vữa dùng áp lực đất bị động ỏ' đáy hố (hoặc kêt hợp
^với cọc chần đất) giữ thành
(F) Đào uiữ thành bằng biện pháp tổng hợp - hố m óng được đào bằng cách có một phần đê’
mái dốc, có môt phấn chắn giữ thành
I ỉỉn h 2.1. Phún loại theo phương pháp dào hô
2Ơ
Cọc 11Ỉ1ÕI BT( ' ĩ tao lồ hímg đào ihu cỏntĩ (có thanh neo)
C ọ c n h o i B T C T u io iổ hằntz m á )
Cọc
Kct cau chan mư
Kết
cấu
chắn giữ chịu
lực bị động
Bản
SÍUÌ
B ân ih ó p h ìn h c h ữ l/b á n B I C T c h ừ n h ậ t, c h ừ
Ban thép hình
c...
lò n u m á im . b iin c o m p o s it . ..
Ỏne
Cọc òim thép (có thanh neo)
Cọc BTCT ònu thóp (có ihanh neo)
Tường
Tườnsi iroim đất bằim BTCT í đổ tai chổ/lắp ghép)
Tườne chan kicu trọns lực đất \i măng
Chống
Kết cấu
chán d ữ chịu
lực chủ động
ƯỌL' B T C Ị d ú i'
Cọc iron sâu
Cọc phun quay
Chône
Chône
Chốne
Chòns
mử batìii thép
bíum HTCT
bãíiu eỏ
bãnii chàt đôn II bao cát
r Chỏng đỡ bằng thép máng
Chống đờ bằng thép ỉ
Chống bằng ốnc thép
^
Phun neo dê chốn ìiiữ (bao gổm bơm vữu. két) neo)
Tường băng đinh đãt đo chăn 2 Ìfr íbiio iiôm cài thép uia cườmi)
Hình 2.2 Phan loai ilỉco (lúc diêm chia ỉưc cua kèỉ cấu
1. ( ọ c th é p ch ừ H ch ữ I c o bàn c à i im a im
2. C ọc n h ố i đ ặ i ih ư a p h u lòn m ặ t x i m ã im lư ớ i th é p
3. ( ọ c đạt d à v (c ọ c n h ô i, c ọ c đ ú c sẩ n )
Kết cấu chán
4. ( ọ c XI mũna đãt hai lìiỉiie chăn đất
.*>. C ọc n h ô i k ié u liê n v ò m
đất, thấm nước
í). ViK liiuim liụỊ) iilìiỉl, cái:h Kìm DUtíọc nhà imám
7. Chìm Ííiữ báíì£ đinh chít
(lùm ;iiừ bíiUịi c àì cót L’ia cường
Bộ phạn
I - 1 ƯỜIIL' l i ê n ! u c tron ti đíìí
2. c ‘ọ c , n rừ im trộ n XI m ã n ií đ ấ t d ư ớ i tá n g sáu
Két cấu chăn ịũĩr
chán đất
3. Cọc trộ n XI m ă n g ih ró i lá n g sá u , th ê m c ọ c n h ô i
Kết cấu chán
4. (iiữ a c ọ c dặt d à v th ê m c ọ c p h u iì x i m ă n g c a o áp
đất, ngăn nước
ỹ Ciiừa cọc dặt dày thêm cọc botn vữ;i hoá chất
6 . Cọc bán tlicp. b.m BTCĨ
^ 7 . Tư ờ ne v ò m c u ỏ ỉì k h é p k ín
r
1. K iè u tự đ ứ iig (c ọ c c ô n íix o n . tư ờ n g )
2. N c o k é o (d a m , c ọ c . n e o k é o )
3. N e o đất
Bộ phận giữ tường kiểu thanh chống
và neo kéo
4. O n e th é p , th é p h ìn h c h ố n ạ n g a n g
5. C h ố n e x iê n
6. Hê d á m đ a i ó' liín e ỉư ò ìm
\ J . Thi c ó n g t h e o c á c h l à m I1CƯỢC ( t o p - d o w n )
H ìn h 2.3. Phân loại ỉheo chức nã nạ của kếĩ cấn
21
2.4. NỘI DUNG CỦA CÔNG TÁC THIẾT KẾ
T r ìn h tự và nội d u n g c ủ a c ô n g tác thiết k ế và thi c ô n g c ô n g trình h ố đ à o s â u và CÔ11Q
trình n g ầ m c ó thể t h eo s ơ đ ồ trên h ì n h 2.4.
T h iế t k ế b iê n p h á p th i c ô n g đ à o .
c h ắ n giữ . h ạ nư ớc n g ầ m
ỉ ỉí n h 2.4. Sơ đổ vẻ lộ trình của CỎỈIÍỊ tác tlỉiết k ế và thi cóng h ố dào sâu và cõỉìiỊ trình nqẩm
22
2.4.1. Lựa chọn và bốtrí kết cấu chán £Ìữhốđào
c.an c ứ đ ế ]ựa c h ọ n kết cấ u tường chắn cho hố đào m ở khi thi c ò n g c ô n g trình n g ầ m là:
- Đ i ề u ki ện Đ C C T và Đ C T V ;
- Đ i é u ki ệ n thi cô ng ;
- Đ i c ư ki ện m ô i tnrờng;
- iVĩírc đ ộ an toàn, t h ô n g q u a việc c h o n hẹ số an toàn (urờnsi t ạ m h a y tư ờ ng vĩnh cửu);
- C á c y ế u tố ki nh tế.
Phái kct h ợp phân tích toàn diện các yêu tố nói trên (có khi ca yêu tô phụ) đ ế quy ế t định.
T h e o đ i ể u ki ện đất né n và đi ều kiện thi cỏrm, q u a kinh n e h i ệ m c ủ a N h ậ t Bản c ó thể
thaiìi k h ả o p h ạ m vi á p d ụ n g các loại tườntĩ chăn n h ư trình bày ờ b á n g 2 . 1 .
ỉỉ à n g 2.1. P h ạ m vi áp dụng mỏt sỏ loại tường c h á n
X\ H a n ^ m ^
sát
Tường chắn
Cọc bản thép nhẹ
Cọc trụ + bán ngang
Điều kiện đất nén
Đất
Đất
yếu
sét
X
0
A
Cọc bán thép
Han
Đò lún
c h ế ổn
và chấn
đất
quanh
độ ne
hố đào
X
A
X
X
X
A
A
A
*
A
0
0
Đất ngập
Đất cát
nước
0
1
iỊí
sịc
...
_
Hố
đào
sâu
Cọc ban
Ỷ
0
0
0
\
0
Ỷ
Tường liên tục hãng cọc
0
0
A
A
0
0
A
(NÍU)
(N H2)
0
í)
0
0
0
0
0
0
*
£
Tường xi măng đất
*
0
0
Tường liên tục + Trụ
*
0
t'.\
#
(NB.Ỉ}
(NB.2)
...
Tuònuo BTCT licn tuc
*
0
,\
(NH.Ỉ)
(NB.2)
Chú thích: *: Thích hợp ; 0: trung bình; x: khôn# ỉhicỉì hợp; -1 Phài xem xéĩ kỹ
NB. ỉ - ỉỉư Ỉìòỉĩíị Ị ườn ự ĩroỉìỊị quá trình dào;
NB.2' Chất lượng bẽ tông khó kiêm soái khi có (ỉòtìx nước ngám cfìà\ VỚI lốc độ quá 3m/pỉiíit
C á n c h ú Ý r ằ n e việc lựa c h ọ n kiêu kết cấu tườnẹ c h a n và bỏ trí nó phái th eo n g u y ê n
t ắ c sau:
( I ) T r o n g đi ểu ki ện bì nh tlurờrm thỉ cấu kiện của tường ch ắ n ( n h ư
tườns chắn, màn
clì ố im t h ấ m và n c o ) k h ô n g đư ợ c \'ượt ra ncoài p h ạ m vi YÌmsi đ ấ t dư ợ c c ấ p c h o c ô n g
trìn h, n ê u k h ò n s , phai c ó sự đ ổ n s V c ủa cơ quan c h ủ q u á n sơ lìữu ( tr u n g ươ ng ho ặc địa
p h ư ơ n g ) h o ặ c c ủ a c h ú đất k ế cận;
23
(2) C â u kiện củ a kêt cà u c h ă n g i ữ th àn h h ô đ à o k h ô n g làm
ánh h ưở n g đ ến việc thi
c ô n g hình t h ườ n g các kết câu c h í n h củ a c ô n g trình;
(3) Khi có đ ié u kiện, c ầ n lựa c h ọ n m ật b ằ n g c ủ a hô sao c h o c ó loi nhất vê m ặ t c h ịu
lực nlnr hình iròn, hì n h đ a giác đ ề u và hình c h ữ nhật.
2.4.2. Nguyên tác thiết kế
N g u v ê n tắc thiết kê kết câ u c h ắ n gi ữ là :
1) A n toàn tin cậy: Đ á p ứng y ê u cẩ u về c ư ờ n g đ ộ bá n th ân, tính ổn đ ị n h và sự biến
d ạ n g cù a kết cấ u c h ắ n giữ, đ à m b á o an toàn c h o c ô n g trình ở x u n g q u a n h ;
2) Tí nh hợ p lý về k i n h tế: Dư ới tiền để là b ả o đ ả m an toàn, tin cậ y c h o kết c ấ u c h á n
giữ, phai xác đị nh p h ư ơ n g án c ó h iệ u q u à kinh t ế kỹ t hu ật rõ r à n g trên c ơ sờ t ổ n g hợ p
các m ật thời eian. vật liệu, thiết bị, c ô n g n h â n và b ả o vệ m ô i tr ư ờ n g x u n g qu a n h ;
3) T h u ậ n lợi và b á o đ ả m thời g i a n thi công: T r ê n n g u y ê n tắc an toàn tin c ậ y và k i n h tế
hợ p lý, đ á p ứiiR tối đ a n h ữ n g đ i ề u kiện th u ận lợi c h o thi c ô n g ( n h ư b ố trí c h ắ n g i ữ h ợ p
lý, th uậ n tiện c h o việc đ à o đất), rút n g ắ n thời g i a n thi c ôn g.
Kết càu c h á n g i ữ t h ư ờ n g ch í c ó tính tạm thời, khi C T N thi c ô n g x o n g là hốt lác d ụ n g .
Một s ố vât liệu làm kết c ấ u c h ắ n g i ữ c ó thể đ ư ợ c s ử d ự n g lại, n h ư c ọ c b à n t h é p và n h ũ n g
p h ư ơ n g tiện c h ắ n gi ữ t h e o k iế u c ô n g cụ. N h ư n g c ũ n g c ó m ộ t s ố kết cấ u c h ắ n gi ữ sẽ ở lâu
dài trong đất n h ư cọ c b á n b ằ n g BT CT , cọ c nhồi, c ọ c trộn xi m ă n g đất và tư ờ n g liên tục
trong đất. C ũ n g c ó cá loại t ro n g khi thi c ô n g thì làm kết cấ u c h ắ n gi ữ h ố đ à o, thi c ô n g
x o n g sẽ trử th ành m ộ t b ộ p h ậ n c ủ a kết cấu vĩnh cửu, làm t h à n h t ư ờ n e ngoài cá c C T N
kiếu phức liơp n h ư tư ờ n g liên tục t ro n g đất.
2.4.3. Đặc điểmthiết kế
Đ ặ c đ i ế m c ủ a c ô n g tác thiết k ế c ô n g trình c h ắ n g i ữ h ố đ à o là :
(1) T ín h k h ô n g x á c đ ị n h c ủ a n go ạ i lực: ngoại lực tác d ụ n g lên c á c kết cấ u c h ắ n gi ữ
(áp lực c h ủ đ ộ n g và bị d ộ n g c ủ a đấ t và áp lực n ư ớ c ) sẽ thay đổi t h e o đi ều k iệ n m ô i
trường, p h ươ n g p h á p thi c ô n g và giai đ o ạ n thi c ô ng ;
(2) T í n h k h ô n g x á c đ ị n h c ủ a b i ế n d ạ n g : K h ố n g c h ế bic'n d ạ n g là điều q u a n trọnỊT t ro n g
thiết k ế kết c ấ u c h ắ n c;iữ n h ư n g lại c ó n h i ều n h â n t ố ả n h h ư ở n g đ ế n lư ợ ng biên d ạ i m n à y
n h ư là: đ ộ c ứ n g tường, c á c h b ố trí t h a n h c h ố n g ( h o ặc Iico) và đ ặ c tính m a n g tái c ủ a c ấ u
kiện, tính c hấ t đất nề n, s ự t ha y đối m ự c nước dưới đất, chấ t lư ợ n g thi CÔIIÍI, trình đ ộ q u á n
lý ngoài hiện t r ư ờ n g . ,
(3) Tí n h k h ô n g xá c đ ị n h c ủ a đất: tính chất k h ô n g đ ồ n g n h ấ t c ủ a đất n ề n ( h o ặc c ủ a lớp
đất) và chúníỉ c ũ n a k h ô n g phai là s ố k h ô n g đổi, h ơ n n ữ a lại c ó n h ữ n g p h ư ơ n g p h á p x á c
đị nh k h á c n h a u ( n h ư c ắ t k h ô n g c ó và c ó thoát n ư ớ c ...) tuỳ t h eo m ẫ u lấy ở n h ữ n g vị trí và
giai đ o ạ n thi c ô n " k h ô n g g i ố n g n h a u c ủ a h ố đào , tính c h ấ t đất c ũ n " t h ay đổi, sự lác d ụ n g
c ủ a đất nề n lên kết c ấ u c h ắ n g i ữ h o ặ c lực c h ắ n g i ữ c ủ a n ó CŨI12 i h e o đó m à thay dổi;
24
(4)
N h ữ n g n h â n t ố n g ẫ u n h i ê n g â y ra sự thay dối: những thay dổi ng oà i ý m u ố n c ủ a sự
p h â n b ố á p lực đấ t trên hi ện trư ờng thi c ô n g , sự khórm nám vữnq nhữ ng c h ư ớ n g ngại vật
t r o n g l ò n g đấ t (ví d ụ t u y ế n đ ư ờ n g ố n g đ ã cíí nát), I hfnm ỉhav đổi của m ô i trườn £ x u n g
q u a n h . . . đ ề u c ó ả n h h ư ở n g đ ế n việc thi c ô n g và s ử (ỉụns !ìố dào sâu m ộ t c á c h bình
thường.
D o n h ữ n e n h â n t ố k h ó x á c đ ị n h c h í n h x á c nói trên nên một xu h ư ớ ng m ớ i t ro ng thiết
k ế h ố đ à o là t h e o lý t h u y ế t ph â n tích đ ộ rủi ro ( x en i [ 6 |).
2.4.4. Tính toán thiết kế kết cấu chán giữhôđào
T h o n g q u a thiết k ế và tính to án x á c đ ị n h biến d ạ n g và nội l ực trong c á c c ấ u kiện c ủa
kết c ấ u c h ắ n eiữ, s a u đ ó n g h i ệ m to án lại c h u y ể n vị và sức ch ịu túi c ùa c h ứ n g . Đ i ề u kiện
ciã thiế t c ủ a m ô h ì n h tính to án c ầ n p h ù hợ p với tinh hình cụ thế c ủ a hệ c h ắ n giữ, các
i h ỏ n g s ố c ó liên q u a n d ù n g t ro ng tính to án phải p h ù hựp diều kiện cụ thể c ù a c ô n g trình
và đ ư ợ c x á c n h ậ n q u a k i n h n g h i ệ m thi c ô n g c ủ a địa phương ấy
D o nội krc và b i ế n d ạ n g tính to án tro n g các kếỉ cấu chịu lực của hệ c h ắ n g i ữ sẽ luôn
t h a y đ ổ i t h e o s ự tiến triển c ủ a thi c ô n g n ê n việc tính toán thiết kế c ầ n phái tiến hà n h ở
n h ữ n í ĩ giai đ o ạ n đ ặ c t r ư n e nhất c ủ a thi c ô n g , đ ổ n e thời xem xét đến ả nh h ư ở n g c ù a giai
đ o a n thi c ô n g trư ớc đ ế n giai đ o ạ n thi c ô n g sau trong tính toán nôi lực và biến d ạ n g này.
1. Nghiệm toán tính ổn định của kết cấu chắn ẹiữtheo trạng thái giói hạn
T h ò n g t h ư ờ n g g ồ m n h ữ n g nội d u n g sau :
í 1) N g h i ệ m t o á n ổ n đ ị n h t ổ n g ihể c ủ a m ái dốc hổ dào. Ph ò n u ngừa tư ờ ng c h á n c ó độ
s â u c h ô n và o đ ấ t k h ô n g đ ủ sẽ p h á t sinh trượt c ụ c hò Ư một đ o ạ n nào đ ỏ dưới c h â n tường
rỏi d ẫ n đ ế n h ì n h t h à n h m ặ t trirợt t ổ n s thể tưừnp;
(2) N g h i ệ m t o á n ổ n đ ị n h d o c h u y ể n d ị ch theo hướnu níiíinc cùa tư ờ n g c h ắ n . P h ò n g
n g ừ a khi đ à o m ó n g đ ế n inột đ ộ sâu n à o đ ó sẽ làm cho lực chốníĩ h ư ớ ng n g a n g k h ô n g đủ
dẫ n đ ế n l à m đ ổ tường;
(3) N g h i ệ m t o á n c h ố n g trượt c ủ a m ặ t đ á y c h â n tường. P h ò n g ngừa c ư ờ n g đ ộ c h ố n g cát
ứ m ặt tiếp x ú c với m ặ t đ á y tư ờ n g k h ô n g đủ, làm cho chân tường phát s inh trượt;
(4) N g h i ệ m t o á n ổn đ ị n h d o đấ t ở m ặ t trước lường giảm thấp. P h ò n g n q ừ a c ư ờ n g đ ộ
đ ấ t n ề n ờ c h â n u r ờ n g k h ô n g đ ủ sẽ là m c h o đấ t bcn ngoài tường tràn v à o t r o n g h ố m ó n g ;
(5) N g h i ệ m t o á n c h ố n g d ò n g th ấm : ơ n h ữ n g nơi có
m ự c nước dưới đấ t cao, khi sự
c h ê n h lệch cột n ư ớ c t ro n g và ng oà i h ố đ à o là đ á n s kế hoặc dưới ch ân h ố đ à o có cột nước
ấ p lực, đ i ề u n à y sc là m á p lực bị đ ộ n g phí a dưới đáy hố và sức chịu tái c ủ a đấ t nền bị
m ấ t hi ệu lực, n g h i ệ m to án về m ất ố n đ ị n h dưới đáy hố do trồi đất;
( 6 ) D ự tính m ặ t đất q u a n h h ố m ó n g ( tr on g phạm vi ảnh hưỏìig) h o ặ c c ô n g trình lân
c ặ n bị lún, nứt, c h u y ể n d ị c h nga ng...
N h ữ n g nội d u n s n g h i ệ m to án về ổn đ ị n h nói trốn đều có qu a n hệ với đ ô sâu c ủ a
u ư ờ n s , sau c ù n g khi đ à xá c đ ị n h được d ỏ sâu c ủ a tườna trong dấĩ thì phải t h o ả m a n các
25
