Tính toán tường trong đất sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng lực trước cho tầng hầm nhà cao tầng khu vực hà nội

6

Chơng I
Tổng quan về tờng trong đất
I.1. Tờng trong đất sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng
lực trớc.
I.1.1. Khái niệm về tờng trong đất.
Tờng trong đất là một loại kết cấu có tác dụng chắn giữ, đảm
bảo cho việc thi công hố móng đào sâu đợc an toàn, thuận lợi, nó
chịu tác dụng chủ yếu là các tải trọng ngang nh áp lực đất, áp lực
nớc, tải trọng thi công. Tờng trong đất có khi chỉ có tác dụng
chắn giữ cho công trình bên trong, cũng có khi là một bộ phận
kết cấu chính của công trình, tuỳ theo công năng sử dụng và độ
sâu của hố móng mà ta lựa chọn một trong các loại tờng trong
đất sau:
+ Tờng bằng ximăng đất: Là cọc đợc làm từ ximăng trộn với
đất, sau khi đóng rắn lại sẽ thành tờng chắn có dạng bản liền
khối đạt cờng độ nhất định, dùng cho loại hố đào có độ sâu 36m;
+ Cọc bản thép: Có mặt cắt chữ U và Z, sau khi hoàn thiện
nhiệm vụ chắn giữ, có thể thu hồi sử dụng lại, dùng cho loại hố
móng có độ sâu từ 3 10m.
+ Cọc bản bê tông cốt thép có mặt cắt chữ U, C dài 6-20m,
dùng cho loại hố móng có độ sâu 3 - 15m; ở nớc ta đã sản xuất
bản cọc bằng BTCT ứng suất trớc.
+ Tờng chắn bằng cọc khoan nhồi: Đờng kính 600-1000 mm,
cọc dài 15-30m, làm thành tờng chắn theo kiểu hàng cọc, dùng
cho loại hố móng có độ sâu 6-13m, có khi đến 25m.
+ Giếng chìm và giếng chìm hơi ép: Trên mặt đất hoặc
trong hố đào nông có nền đợc chuẩn bị đặc biệt, ta làm tờng
vây của công trình để hở ở phía trên và phía dới.

7

+ Tờng liên tục trong đất: Làm bằng bê tông cốt thép, chiều
dày của tờng thờng từ 0,4 1,0m, chiều sâu thờng từ 10 45m.
Có thể làm tờng bằng kết cấu tấm BTCT lắp ghép. Tờng liên tục
trong đất có các u điểm sau:
Thân tờng có độ cứng lớn, do đó, biến dạng của kết cấu và
của móng đều rất ít, vừa có thế dùng đợc trong kết cấu chắn
giữ siêu sâu, lại có thể dùng trong kết cấu lập thể (không gian).
Thích dụng trong các loại điều kiện đất nền khác nhau: Trong
các lớp đất cát cuội hoặc khi phải vào tầng nham phong hoá khi
cọc bản thép rất khó thi công nhng lại có thể dùng kết cấu tờng
liên tục trong đất đợc thi công bằng các loại máy đào thích hợp
để đào hào cho tờng.
Có thể giảm bớt ảnh hởng xấu đến môi trờng trong thi công
công trình. Khi thi công chấn động ít, tiếng ồn thấp, ít ảnh hởng
đến các công trình xây dựng và đờng ống ngầm ở lân cận do
dễ khống chế về biến dạng lún và chuyển vị.
Có thể thi công theo phơng pháp ngợc có lợi cho việc tăng
nhanh tốc độ thi công, hạ thấp giá thành thi công.
Do các u điểm trên, kết cấu tờng liên tục trong đất chủ yếu
đợc dùng để làm các đờng ngầm dới đất, tàu điện ngầm đặt
nông, đờng ô tô và bãi đậu ô tô ngầm. Ngoài ra, phơng pháp tờng
trong đất cũng dùng để làm móng (có chức năng nh cọc cọc
Baret) và làm các tầng hầm của nhà ở và nhà dân dụng đặt sâu
dới đất có chức năng công cộng nh cửa hàng, hiệu ăn, quán cà phê,
cũng nh để làm công trình đặt hệ thống thiết bị kỹ thuật đô
thị làm trạm biến thế, trạm cấp và xử lý nớc, tờng chắn .v..v.. Vì
vậy, ở trong phạm vi của luận văn này, học viên đi sâu vào tìm

hiểu tờng liên tục trong đất.


8

I.1.2. Tờng trong đất ứng lực trớc.
Tờng trong đất đổ toàn khối thông thờng có khả năng cách nớc không cao. Do đổ tại chỗ nên khó kiểm soát chất lợng, do đó,
trong thời gian gần đây tờng panel lắp ghép đợc sử dụng khá
rộng rãi trong thực tế, đặc biệt là tờng panel lắp ghép ứng lực trớc.
Tờng trong đất sử dụng panel lắp ghép ứng lực trớc là tờng bê
tông cốt thép, trong đó bê tông đợc tạo ra ứng suất trớc để chống
lại các vết nứt ở vùng kéo trong panel dới tác dụng của tải trọng
bằng cách sử dụng kết hợp bê tông và cốt thép cờng độ cao, cốt
thép sau khi buông sẽ tạo ra lực nén trong bê tông. Panel đợc sản
xuất trong nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu theo đúng qui
phạm trớc khi chuyển đến công trờng để tiến hành ép làm tòng
trong đất.
*) Các phơng pháp gây ứng suất trớc:
- Công nghệ căng trớc:
Công nghệ căng trớc đợc thực hiện bằng biện pháp căng các loại
cốt thép cờng độ cao đặt trong phạm vi khuôn đúc cấu kiện.
Cốt đã đợc căng phải đợc neo và chốt 2 đầu vào hai mố tuyệt
đối cứng theo phơng tác động của lực căng. Sau đó tiến hành
đổ bê tông. Khi bê tông đạt 80-90% cờng độ chịu nén thiết kế
mới đợc cắt hai đầu cốt căng khỏi mố neo.
Công nghệ căng trớc khi đổ bê tông thờng đợc sử dụng trong
các xởng hoặc bãi đúc các sản phẩm bê tông lắp ghép. Sử dụng
công nghệ căng trớc trong các công xởng cho phép sản xuất hàng
loạt các cấu kiện với chất lợng đợc kiểm soát chặt chẽ. Nếu bê tông
đợc chng hấp trong điều kiện nhiệt ẩm cao thì sau 24 đến 36

giờ bê tông có thể đạt mọi cấp độ bền thiết kế. Nhờ ứng dụng


9

công nghệ mới này từ năm 2000 đến nay hàng loạt chung c cao
tầng và các nhà công nghiệp nhiều tầng, các công trình công
cộng nh sân vận động, nhà để xe ngầm khẩu độ lớn đã đợc
Công ty Cổ phần bê tông và xây dựng Vinaconex Xuân Mai, sản
xuất và lắp dựng với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, năng suất, chất lợng cao.
Do kết cấu tờng trong đất dùng panel lắp ghép đợc sản xuất
theo công nghệ căng trớc nên ở luận văn này chỉ đi sâu vào công
nghệ căng trớc.
- Công nghệ căng sau:
Công nghệ căng sau đợc thực hiện việc căng cốt thép gây ứng
lực trớc trong kết cấu chỉ sau khi đổ bê tông đổ tại chỗ đạt cờng
độ ít nhất 80% cấp bền thiết kế. Điểm tỳ của thiết bị căng nằm
ngay trên cạnh hay trên mặt kết cấu nên còn đợc gọi là căng trên
bê tông. Để đảm bảo cho việc căng cốt thép đợc thuận lợi, cốt
căng phải đợc luồn trong rãnh hoặc các loại ống chuyên dụng trớc
khi đổ bê tông.
Tuỳ thuộc vào thể loại kết cấu, loại cốt thép và phơng pháp thi
công trong công nghệ căng sau còn đợc phân biệt nh sau:
+) Phơng pháp căng ngoài kết cấu:
+) Phơng pháp căng sau dùng cáp có bám dính (cáp để trần)
+) Phơng pháp căng sau dùng cáp không bám dính (cáp có vỏ
bọc)
+) Phơng pháp gây ứng lực trớc không toàn phần
*) Phạm vi áp dụng:
Công nghệ sử dụng các tấm panel lắp ghép bê tông ứng suất

trớc làm tờng trong đất đã đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới và đã
sử dụng ở Việt Nam. Các tấm panel thờng đợc sử dụng với các công
trình có 2-5 tầng hầm, công trình có chiều sâu tờng dới 20m.


10

Ngoài ra, các tấm panel ứng suất trớc còn đợc sử dụng rộng rãi
trong các công trình giao thông nh đờng hầm, tờng chắn các
công trình lộ thiên,
*) Phơng pháp thi công:
Khác với thi công tờng trong đất bằng bê tông đổ toàn khối, với
các panel lắp ghép, tuỳ thuộc vào kích thớc và hình dạng các
tấm panel mà lựa chọn phơng pháp thi công cho thích hợp.
Khi chiều dài 2 cạnh mặt cắt tiết diện của panel là dạng hình
vuông, có thể khoan dẫn hớng trớc khi sử dụng máy ép ép chúng
vào trong đất.
Khi chiều dài 2 cạnh mặt cắt tiết diện của panel là dạng hình
chữ nhật, có thể thi công theo trình tự sau: sử dụng các máy gầu
ngoạm để đào đất trong môi trờng huyền phù bentonite chống
sập thành Cẩu cừ Thả cừ vào các hố đào đã đợc định vị
Xử lý các mối nối.

Hình 1.1: Thi công khoan dẫn
tại công
trình Sukara Tower - 47 Vũ
Trọng Phụng

Một số hình ảnh về các panel
bê tông ứng suất trớc đợc sử dụng làm tờng trong đất:

11


12

I.1.3. Tình hình sử dụng panel lắp ghép BTƯLT làm tờng trong
đất trên thế giới và Việt Nam.
ở nớc ta, cũng nh nhiều nớc trên thế giới ngày càng ứng dụng
rộng rãi panel lắp ghép BTƯLT làm tờng trong đất. Các công trình
tờng trong đất thờng gặp nh sau:
- Làm tờng tầng hầm cho nhà cao tầng.
- Làm các công trình ngầm nh: đờng tàu điện ngầm, đờng
cầu chui, cống thoát nớc lớn, các ga ô gara lớn kích thớc
156x54x27m gồm 7 tầng đã đợc xây dựng đầu tiên ở Matxcơva
tô ngầm dới đất,
- Làm kè bờ cảng, làm tờng chắn đất, .
Trên thế giới từ những năm 80 của thế kỷ trớc đã có những công
trình hố móng đào sâu đợc xây dựng. Một vào năm 1983, gara
trên đợc xây dựng ngầm bằng phơng pháp tờng trong đất. Toà
nhà Vĩnh Hoa Thợng Hải có quy mô 27 tầng, cao 99m, độ sâu
chôn móng 10.6m, gồm 2 tầng hầm đã dùng tờng cọc khoan nhồi
D600 sâu 21m, khoảng cách 850mm kết hợp với cọc ximăng đất
15m để chắn giữ hố đào sâu 10.6m. Toà nhà Trung tâm tổ


13

chức kinh doanh Quốc Gia Đài Loan (Taipei National Enterprising

Center) có 18 tầng trên mặt đất và 5 tầng hầm. Để chắn giữ hố
móng sâu 19.7m ngời ta đã dùng tờng trong đất dày 0.9m sâu
35m.
Trong những năm gần đây ở nớc ta, tại các thành phố lớn nh Hà
Nội và thành phố Hồ Chí Minh cũng bắt đầu sử dụng các tầng
hầm dới các nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục
mét và chiều sâu tờng trong đất đến trên 40m. Toà nhà Harhour
View Tower (thành phố Hồ Chí Minh) gồm 19 tầng lầu và 2 tầng
hầm, có hố móng sâu 10m, đã dùng tờng trong đất sâu 42m, dày
0,6m. Toà nhà chung c trên lô đất N05 Trung Hoà - Nhân Chính
gồm 29 tầng lầu và 3 tầng hầm, có hố móng sâu 11.7m, đã dùng
tờng trong đất sâu 27m, dày 0,8m ..v..v Ngoài ra, trong xây
dựng công nghiệp nh nhà máy Apatit Lào Cai, nhà máy ximăng
Bỉm Sơn hay nhà máy điện Phả Lại đã có những kho, hầm hay
tuynen sâu đến 20m đẫ dùng tờng trong đất hay cọc khoan nhồi
bê tông cốt thép để chắn giữ hố đào.
Trong thực tế, xây dựng tờng trong đất từ BTCT toàn khối cần
phải thực hiện nhiều thao tác khó khăn. Trong đó không phải lúc
nào kết cấu tờng cũng đạt đợc chất lợng cao và các mối nối tin
cậy, tốc độ thi công hào không cao.
Với mục đích tăng mức độ công nghiệp hoá xây dựng với công
nghệ tờng trong đất, trong thời gian gần đây bắt đầu sử
dụng panel BTCT hạ chúng vào hào đầy vữa sét.
ở Việt Nam, công nghệ tờng trong đất sử dụng BTCT toàn
khối đã phát triển tơng đối rộng rãi đối với các công trình ngầm.
Do còn nhiều hạn chết nên tờng trong đất sử dụng panel lắp
ghép vẫn cha đợc sử dụng nhiều trong thời gian qua. Tuy nhiên,
cùng với công nghệ ứng lực trớc đợc sử dụng rộng rãi nên trong thời

14

gian gần đây, công ty VINACONEX đã bắt đầu nghiên cứu và
sản xuất các panel bê tông ứng lực trớc làm tờng trong đất cho
tầng hầm các nhà cao tầng. Ví dụ: Khu Trung tâm thơng mại Chợ
Mơ tại 495C Bạch Mai Hai Bà Trng Hà Nội đã đợc thiết kế 2
tầng hầm, dùng các panel lắp ghép 500x520mm có dạng chữ H
làm tờng trong đất; Toà nhà SaKura ToWer - 47 Vũ Trọng Phụng đã
dùng các panel bê tông ứng suất trớc bằng chữ T, dài mỗi tấm
12,2m, rộng 496mm, dày khoảng 500mm. Hàng tờng này sẽ đợc
giữ lại để làm tờng tầng hầm, vừa kết hợp làm cọc chịu lực, vừa
làm tờng vây. Trong quá trình thi công đã gặp phải một số sự cố
nh: Panel bị vỡ, bị xiên, ép sâu quá, ép không tới cốt thiết kế, ..
Một số hình ảnh về tờng bê tông dự ứng lực:

Hình 1.2. Cấu tạo tờng cừ bê tông
dự ứng lực

Hình 1.3. Giữ ổn định bằng tờng cừ
bê tông dự ứng lực


15

H×nh 1.4. Ðp ©m cõ D¦L t¹i c«ng tr×nh Sakura Tower - Sè 47 Vò
Träng Phông

H×nh 1.5. §Þnh vÞ cõ khi Ðp c«ng tr×nh Sakura Tower - Sè 47 Vò
Träng Phông

16

H×nh 1.6. Thi c«ng ®µo ®Êt t¹i c«ng tr×nh Sakura Tower - Sè
47 Vò Träng Phông

H×nh 1.7. Cõ bª t«ng D¦L h×nh ch÷ H t¹i c«ng tr×nh Trung t©m
th¬ng m¹i chî M¬ - Hai Bµ Trng - Hµ Néi


17

Hình 1.8. Thi công chống thấm tầng hầm tại công trình Sakura
Tower - Số 47 Vũ Trọng Phụng
I.1.4. Bản chất và đặc điểm của tờng panel ứng lực trớc.
a) Bản chất của tờng panel ứng lực trớc:
Trong cấu kiện BTƯLT, ngời ta đặt vào một lực nén trớc tạo bởi
việc kéo cốt thép rồi gắn chặt nó vào bê tông thông qua lực
dính hoặc neo. Nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hớng co lại tạo
nên lực nén trớc và gây ra ứng suất nén trớc trong bê tông. ứng
suất nén này sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng
sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông
và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt. ứng lực trớc (ƯLT) chính
là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời
nhằm tăng cờng sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử
dụng khác nhau. Nói cách khác, trớc khi cấu kiện chịu tải trọng sử
dụng, cốt thép đã bị căng trớc, còn bêtông đã bị nén trớc.
Đối với kết cấu tờng trong đất, sử dụng ứng lực trớc sẽ làm triệt
tiêu các vết nứt trong bê tông ở vùng kéo do tải trọng từ bên ngoài
(áp lực đất, áp lực nớc, ..) và phản lực tại các sàn, neo,

18

b) Đặc điểm vật liệu cho bê tông ứng lực trớc.
Vật liệu của kết cấu bê tông ứng lực trớc gồm có bê tông, cốt
thép căng, cốt thép thờng và một số vật liệu khác nh neo, bộ nối,
ống gen, vữa bơm bảo vệ cốt thép căng.
*) Bê tông:
Dùng bê tông có cờng độ cao, đợc sản xuất tại nhà máy với cấp
bền không nhỏ hơn B25. Bê tông cần sử dụng mác cao để tăng
độ bám dính giữa bê tông và cốt thép dự ứng lực nhằm tránh tuột
thép sau khi cắt, lực bám dính này rất cần thiết vì đây là công
nghệ tự bám dính. Sử dụng bê tông nặng hoăch bê tông hạt nhỏ
có khối lợng riêng nằm trong khoảng từ 2400 kg/m3 đến 2500
kg/m3.
*) Cốt thép:
Cốt thép dùng cho kết cấu bê tông ứng lực trớc gọi tắt là cốt
căng hay cốt thép căng, là loại cốt thép cờng độ cao ở dạng thanh,
sợi , bện, bó đợc qui định trong TCVN 6284-97. Cờng độ kéo tính
toán cốt sợi ở dạng bện, bó có giá trị bằng (0,8-0,85)Ru giới hạn
bền và bằng 1900Mpa.
Các đặc trng cơ lý của cốt thép cờng độ cao dùng cho bê
tông ứng lực trớc đã đợc chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn Việt Nam:
TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2008, TCXDVN 356:2005.
*) Bệ căng:
Bệ căng đợc cấu tạo bằng thép không gỉ, cho phép sử dụng
rất nhiều lần. Khoang giữa là nơi để bố trí thép và đổ bê tông
nên nó có kích thớc bề rộng bằng kích thớc cấu kiện, thông thờng
khoảng 1.095m. Bệ căng có ba mặt nh ván khuôn là một mặt

đáy và hai tấm thép thành xung quanh hai bên để tạo hình dáng
cho cấu kiện và có các chốt định vị để giữ tấm thép thành ở cả


19

hai bên. Kế tiếp là đờng ray để cho phơng tiện máy móc di
chuyển sử dụng để phục vụ trong quá trình sản xuất.
Phía dới ván thép đáy cách mặt đất khoảng 20cm là khoảng
trống để bố trí hệ thống dỡng hộ bằng hơi nớc.
*) Neo và các mặt bích:
Trong các kết cấu bê tông đúc sẵn neo dùng cho cốt thép căng
đợc phân biệt theo chức năng: neo ma sát, neo cố định, neo kéo
căng (neo công tác).
Neo ma sát là những chi tiết đặt sẵn dọc theo cốt thép căng
là sợi hoặc thanh đợc dùng chế tạo các dầm, bản, tấm panel bê
tông ƯLT theo công nghệ căng trớc.
Neo cố định (neo hãm, neo chết) thờng dùng trong kết cấu sàn
bê tông ƯLT căng sau với chức năng cố định một đầu cáp trong bê
tông có thể có dạng ống kẹp (neo ép kẹp) hay dạng hoa thị một
hay nhiều lớp.
Mặt bích là các tấm thép dày khoảng 3-5 mm hoặc tấm thép
ghép lại thành dạng hộp rỗng. Trên mặt bích có các lỗ để cho các
thanh căng luồn qua đợc. Khoảng cách từ mặt ván khuôn đáy
đến mép dới của lỗ lấy bằng chiều dày lớp bảo vệ. Khoảng cách
giữa các lỗ bằng khoảng cách giữa các thanh căng. Các mặt bích
có thể có hình dạng thẳng hoặc công để tạo dáng cho mỗi đầu
của tấm đúng nh hình dạng đã đợc thiết kế.
I.1.5. Ưu nhợc điểm của tờng panel ứng lực trớc.
Tờng từ các kết cấu ứng lực trớc (ƯLT) lắp ghép có hàng loạt u

điểm so với đổ tại chỗ. u điểm chủ yếu của chúng là mức độ cơ
giới hoá cao, khả năng đảm bảo chất lợng tốt, khả năng sử dụng
kết cấu mỏng (đến 0,2 0,3), hình dáng và tiết diện hợp lý (sờn,
hộp, cánh, rỗng), khả năng đảm bảo chất lợng tốt bề mặt phía


20

trong công trình, không cần có những yêu cầu chặt chẽ với chất lợng huyền phù sét. Ngoài ra, sử dụng kết cấu ứng lực trớc còn có
hàng loạt các u điểm sau:
+) Kết cấu bê tông ứng lực trớc có khả năng chịu uốn cao hơn
so với kết cấu bê tông cốt thép thông thờng có cùng kích thớc;
+) Do có độ cứng lớn hơn nên kết cấu bê tông ứng lực trớc có
độ võng nhỏ hơn so với kết cấu bê tông cốt thép;
+) Kết cấu bê tông ứng lực trớc sử dụng vật liệu cờng độ cao
nên mảnh và nhẹ hơn so với kết cấu bê tông cốt thép;
+) Kết cấu bê tông ứng lực trớc có khả năng chịu cắt cao hơn
do ứng suất nén trớc trong bê tông đã làm giảm ứng suất kéo
chính. Việc sử dụng cốt thép căng dạng cong có ý nghĩa làm
giảm lực cắt trong bê tông dầm ở vùng gần gối tựa;
+) Do không bị nứt nên kết cấu bê tông ứng lực trớc hạn chế
đợc sự xâm thực gây ăn mòn của môi trờng, tăng tuổi thọ, tăng
khả năng chống thấm của kết cấu.
+) Kết cấu bê tông ứng lực trớc có độ bền mỏi cao nên đợc dùng
phổ biến làm kết cấu chịu tải trọng động.
+) Sử dụng kết cấu bê tông ứng lực trớc có thể giảm đợc một lợng đáng kể bê tông và cốt thép.
Tuy nhiên, bên cạnh những u điểm đó, kết cấu bê tông ứng
lực trớc có những nhợc điểm cần đợc biết để khắc phục:
+) Việc gây ứng suất trớc nén trong bê tông ở một số vùng có
thể gây ứng suất kéo ở một số vùng khác của kết cấu. Khi thiết

kế cần có sự tính toán để loại trừ khả năng nứt bê tông do ứng
suất kéo này gây ra.
+) Kết cấu bê tông ứng lực trớc sử dụng bê tông cờng độ cao
và cốt thép cờng độ cao. Trong một số trờng hợp việc chế tạo các
loại vật liệu này gặp khó khăn hoặc giá thành cao;


21

+) Thi công kết cấu bê tông ứng lực trớc phải sử dụng các thiết
bị chuyên dụng. So với kết cấu bê tông cốt thép thờng thì thi
công kết cấu bê tông ứng lực trớc đòi hỏi nhiều chi phí nhân
công hơn, đặc biệt là nhân công có tay nghề cao. Bên cạnh đó,
công tác kiểm soát chất lợng đối với kết cấu bê tông ứng lực trớc
đòi hỏi cao hơn so với kết cấu bê tông cốt thép thờng.
Do BTƯLT lắp ghép thờng đắt hơn đổ tại chỗ, việc giải
quyết vấn đề về tính hợp lý cần có cơ sở kinh tế kỹ thuật, khả
năng kỹ thuật, tổ chức. Ngoài ra, việc xử lý các mối nối giữa các
tấm panel tơng đối phức tạp, đòi hỏi phải đợc nghiên cứu kỹ khi
đa ra phơng án xử lý.
Các panel phẳng sử dụng hợp lý trong các công trình tròn hoặc
chữ nhật sâu tới 10-12m, panel sờn hiệu quả đối với công trình
chữ nhật sâu tới 14-15m, các khối rỗng có hiệu quả đối với việc
xây dựng tờng chắn chiều sâu tới 15-18m.
Khi xây dựng tờng sâu hơn 12-15m tiến hành phân chia tờng
không những theo chiều đứng mà còn theo chiều ngang bằng
các khe co giãn. Trong những trờng hợp đó, nên kết hợp làm tờng
lắp ghép - đổ tại chỗ, phần trên khoảng 10-12m làm từ panel,
còn phần dới từ BTCT đổ tại chỗ.
Do tờng trong đất có độ mảnh lớn, độ cứng nhỏ thờng gây

chuyển vị ngang lớn trong quá trình thi công, do đó hệ tờng
chắn thờng đợc sử dụng kết hợp với hệ chống hoặc neo.
I.2. Một số yếu tố ảnh hởng đến quá trình làm việc của tờng trong đất sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng lực trớc
[2].
*) Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền đến tờng
panel ứng lực trớc.


22

Sơ đồ về biến dạng của kết cấu chắn giữ hố móng, của đáy
hố móng và của công trình quanh hố móng có thể khái quát mô
tả trên hình vẽ:

Hình 1.9: Sự quan hệ giữa chuyển vị của kết cấu chắn giữ hố
đào
và h hỏng công trình lân cận
1. Tờng chắn;
2. Chuyển vị tờng
chắn hố đào
3. Đáy hố đào bị nâng lên; 4. Chuyển vị công trình
lân cận.
Khi đào đất sẽ làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng
của đất tự nhiên dới tác dụng trọng lợng bản thân của đất. Đáy hố
đào đợc giải phóng khỏi tải trọng đứng nên sẽ trồi lên phía trên
còn áp lực ngang của đất quanh tờng chắn sẽ gây ra chuyển vị
ngang của tờng. Việc chống đỡ chỉ làm hạn chế những chuyển
vị này chứ không thể hoàn toàn loại trừ đợc chuyển vị. Khi dùng
neo để chống đỡ tờng panel ứng suất trớc đã làm thay đổi trạng
thái ứng suất dới móng và cúng có thể gây cho công trình phía

trên nó những biến dạng đáng kể. ở đây chỉ đề cập đến một
loại chuyển vị của tờng neo vì tờng có thế chuyển vị theo chiều
ngợc lại khi lực neo giữ đủ lớn.
*) Kích thớc của hố móng đến tờng panel ứng lực trớc.
Hình dạng mặt bằng, diện tích mặt bằng và độ sâu của hố
móng, tất cả đều có ảnh hởng lớn tới sự mở rộng và sự phân bố


23

dịch chuyển đất xung quanh và bên dới đáy hố móng với những
điều kiện đất nền nhất định. Độ sâu hố đào hiển nhiên có ảnh
hởng tới sự dịch chuyển của đất. Tomlínon đã đề cập tới sự dịch
chuyển không thể tránh khỏi của đất vào trong lòng hố ở điều
kiện thành hố móng có chắn giữ bình thờng hay có neo với lợng
chuyển vị khoảng (0-25%)H trong đất yếu và khoảng (0-0,5%)H
trong cát chặt hay sét cứng (H là độ sâu hố đào). Bề rộng hố
móng có ảnh hởng tới chuyển vị ngang của tờng panel đợc Mana
và Cloung tổng kết qua hình vẽ sau.

Hình 1.10: ảnh hởng của bề rộng hố móng tới
chuyển dịch ngang cực đại của tờng và độ lún cực đại của đất
*) ảnh hởng của nớc ngầm đến tờng panel ứng lực trớc.
Tác động của nớc ngầm đối với độ lún của đất rất đa dạng và
xảy ra ở các giai đoạn đào khác nhau. Tại nơi tờng trong đất sử
dụng panel ứng suất trớc đặt trong lớp đất dính nhng không đạt
tới độ sâu của hố đào, trạng thái thấm ổn định sẽ phát triển
thành dòng ở bên dới chân tờng và làm đẩy nổi đáy hố đào.
Dòng thấm này là nguyên nhân làm giảm áp lực nớc ngầm, làm
gia tăng ứng suất hữu hiệu và độ lún bên ngoài biên của hố đào.

Cũng tại thời điểm này, sức kháng bị động giảm do dòng chảy


24

phía trong của tờng, sự chuyển dịch lớn hơn xảy ra khi sức kháng
bị động thay đổi đến một lợng nào đó. Sự hình thành trạng
thái ổn định nớc ngầm nh vậy là nguyên nhân dẫn đến sự dịch
chuyển của đất theo cả hai phơng nằm ngang và thẳng đứng.
*) Độ cứng của tờng chắn và hệ chống giữ đến tờng panel ứng
lực trớc.
Các số liệu nghiên cứu sử dụng nền biến dạng cục bộ (nền
Winkler) hay các chơng trình phần tử hữu hạn về tơng tác đất
nền kết cấu và các số liệu quan sát đợc ở hiện trờng cho thấy
quá trình chuyển vị ngang của tờng chắn và lún của đất xung
quanh hố đào chống đỡ bằng tờng trong đất giảm khi tăng độ
cứng của tờng chắn và hệ thanh chống đỡ. Độ cứng đàn hồi của
hệ thanh chống có vai trò rất quan trọng. Độ chôn sâu của tờng từ
đáy hố đào trở xuống cũng làm thay đổi về chất độ cứng của tờng và có ảnh hởng tới chuyển dịch của đất bên ngoài theo cả hai
phơng thẳng đứng và nằm ngang.
*) Tác động của việc gia tải trớc đến tờng panel ứng lực trớc.
Những kinh nghiệm thi công tờng trong đất cho thấy việc gia
tải trớc cho hệ giằng có hố móng sâu là nhằm làm chuyển vị
ngang của tờng chắn trong các loại đất rời và đất sét có độ cứng
trung bình và cứng, bằng cách liên kết cọc cừ và dầm chẳng hạn
nh cọc cừ thép và dầm tờng bằng bê tông cốt thép. Ngoài phần
gia cố thực tế này ra, chuyển vị ngang của tờng chắn sẽ giảm đi
nếu gia cờng độ cứng của đất bằng hiệu ứng trễ của đờng cong
biến dạng ứng suất của đất trong quá trình dỡ tải kết hợp với sự
gia tải và dỡ tải lặp đi lặp lại trong các thanh chống và giằng tại

các vị trí chắn giữ. ORourke (1976) đã tổng kết quan điểm
của mình bằng cách thống kê hầu hết các trờng hợp hệ thanh
chống xiên gia tải trớc đến 50% tải trọng thiết kế thì các chuyển


25

vị lớn sẽ giảm tại các cột chống và sự quá tải của hệ khung giằng là
không xảy ra khi gia tải trớc đạt tới giới hạn 50% giá trị của tải thiết
kế.
Việc gia tải trớc trong hệ thanh chống có thể đợc so sánh với
việc kéo căng các thanh neo đất. Việc kéo căng này đã đợc áp
dụng thành công bằng cách sử dụng các kích kéo sau tại các cốt
lắp hệ khung chống đỡ khi hố móng đạt tới cốt đó. Sự vợt tải 10%
đợc áp dụng cho mỗi neo để phòng khi các neo rão ra làm giảm
tải.
*) Trình tự thi công và trình độ thi công đến tờng panel ứng lực
trớc.
Việc lựa chọn biện pháp thi công tổng thể đối với tầng hầm
nh bằng biện pháp trên xuống (top-down) hay dới lên (Bottomup), kỹ thuật sử dụng thanh chống hay ván cừ cho biên tầng hầm,
khoảng thời gian tiến hành các giai đoạn đào ... tất cả đều có
ảnh hởng đến sự dịch chuyển dịch ngang của tờng panel ứng
suất trớc với điều kiện đất nền và kích thớc hố móng đã xác
định.
Nhiều kết quả quan trắc và các tiêu chuẩn thi công khác nhau
đều cho thấy rằng việc đào nhanh và thái độ thi công cẩu thả
đối với công việc chống đỡ hố đào cũng dẫn tới sự dịch chuyển
của hệ thanh chống, sự lún sụt của đất và những phá hoại cục bộ
và đã có trờng hợp dẫn tới sụp đổ. Nhiều nguyên nhân của những
chuyển dịch hay phá hoại phụ của hố đào là do kinh nghiệm hiện

trờng kém nh là việc chậm thi công hệ chống đỡ, đào quá cốt
đáy, thi công đóng cọc chất lợng kém, mất nớc do các khe tờng
chắn, mối nối giữa các khoá cọc cừ hay mối nối của tờng trong
đất kém dẫn tới mất đất, sự biến dạng hay tách thớ của bờ chắn
bằng đất sét, sự chất tải bề mặt quá lớn do chất đống các đất


26

đá đào lên hay do thiết bị thi công, thanh neo giằng không đủ
độ cứng, lực kéo/ nhổ của chúng không đạt trị số yêu cầu hoặc
nên giữa các thanh giằng bị trợt cũng gây ra sự dịch chuyển lớn
của tờng và đất quanh hố đào bị lún sụt.

I.3. Các giải pháp chống đỡ hố đào khi thi công tờng trong
đất sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng lực trớc.
I.3.1. Giữ ổn định bằng hệ chống, neo.
a) Hệ chống:
Khi đào đất hố móng hố móng công trình có thể sử dụng hệ
chống để giữ ổn định thành hố đào. Số lợng tầng thanh chống
có thể là 1 tầng chống, 2 tầng chống hoặc nhiều hơn tuỳ theo
chiều sâu hố đào, dạng hình học của hố đào và điều kiện địa
chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tờng vây.
Ưu điểm: Trọng lợng nhỏ, lắp dựng và tháo dỡ thuận tiện, có
thể sử dụng nhiều lần. Căn cứ vào tiến độ đào đất có thể vừa
đào, vừa chống, có thể làm cho tăng chặt nếu có hệ thống kích,
tăng đơ rất có lợi cho việc hạn chế chuyển dịch ngang của tờng.
Nhợc điểm: độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều. Nếu
cấu tạo mắt nối không hợp lý và thi công không thoả đáng và
không phù hợp với yêu cầu của thiết kế, dễ gây ra chuyển dịch

ngang và mất ổn định của hố đào do mắt nối bị biến dạng, giá
thành cao, khi thi công đào đất rất khó khăn.
b) Neo:


27

Để giữ ổn định thành hố đào cũng có thể dùng neo. Số lợng
neo tuỳ thuộc vào chiều sâu, dạng hình học của hố đào và điều
kiện địa chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tờng vây.
u điểm: giữ ổn định tốt, không gây cản trở trong quá trình
thi công các giai đoạn khác của công trình.
Nhợc điểm: thi công phức tạp, không thực hiện đợc với các công
trình xây chen. Ngoài ra, đối với tờng trong đất sử dụng panel
lắp ghép BTƯLT, các tấm panel đợc chế tạo sẵn trong các nhà máy
và kích thớc mỗi tấm panel nhỏ, do đó không nên sử dụng neo để
giữ ổn định cho thành hố đào.

I.3.2. Giữ ổn định bằng phơng pháp thi công Semi Top-Down.
Với công trình chiều sâu tầng hầm tơng đối lớn, để tiến
hành thi công phần ngầm một cách an toàn, nhanh chóng và tiện
lợi, ta sử dụng phơng pháp thi công mới theo công nghệ Semi TopDown. Phơng pháp thi công này thờng đợc dùng phổ biến hiện
nay. Để chống đỡ sàn tầng hầm trong quá trình thi công, ngời ta
thờng sử dụng cột chống tạm bằng thép hình đặt sẵn trong quá
trình thi công cọc nhồi . Trình tự phơng pháp thi công này có thể
thay đổi cho phù hợp với đặc điểm công trình, trình độ thi
công, máy móc hiện có.
Hình ảnh về công nghệ thi công Semi Top - Down trên thế giới:

28

Hình 1.11. Công nghệ thi công Semi top-down
- Ưu điểm:
+ Lợi dụng hệ sàn tầng trên đã thi công làm hệ chống thành hố
đào.
+ Hệ chống ổn định tốt trong quá trình thi công.
+ Rút ngắn thời gian thi công.
+ Rất kinh tế;
- Nhợc điểm:
+ Thi công phần ngầm sâu khó khăn cho công tác vận chuyển
đất và vật liệu khác.
+ Máy móc yêu cầu hiện đại.
+ Kết cấu cột tầng hầm phức tạp;
+ Liên kết giữa dầm sàn và cột tờng khó thi công;
+ Công tác thi công đất trong không gian tầng hầm có chiều cao
nhỏ khó thực hiện cơ giới.
+ Nếu lỗ mở nhỏ thì phải quan tâm đến hệ thống chiếu sáng
và thông gió.
I.3.3. Giữ ổn định bằng một số phơng pháp khác [5].
Để giữ ổn định cho tờng trong đất phục vụ công tác thi công
còn có một số biện pháp nh: neo, chống, kích, Dới đây là một
số hình vẽ minh hoạ các biện pháp giữ ổn định cho tờng trong
đất.


29

a)
b)

Hình1.12: Kê chắn thành hố đào (a) và một số sơ đồ cấu tạo
hệ thanh chống (b)
1. cọc; 2. dầm đai; 3. giằng chống; 4. bản giằng; 5. giá đỡ
góc
6. bê tông phun; 7. dầm dọc; 8. bản đệm ; 9. nêm; 10. giằng
chéo.

Chơng II
Cở sở Tính toán tờng trong đất
sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng lực trớc
II.1. Tải trọng tác dụng.
Tờng trong đất là kết cấu chịu tải trọng ngang do áp lực đất,
áp lực nớc, tải trọng thi công là chủ yếu.
Tải trọng tác dụng vào kết cấu thông thờng có thể chia làm 3
loại:


30

+) Tải trọng vĩnh cửu (tải trọng tĩnh): là tải trọng mà trong
thời gian sử dụng kết cấu không biến đổi trị số, hoặc biến đổi
của chúng so với trị số bình quân có thể bỏ qua không tính. Ví
dụ nh trọng lợng bản thân kết cấu, áp lực của đất ..
+) Tải trọng khả biến (tải trọng động): là tải trọng mà trong
thời gian sử dụng kết cấu có biến đổi trị số mà trị số biến đổi
của chúng so với trị số bình quân không thể bỏ qua đợc. Ví dụ
tải trọng động mặt sàn, ô tô, cần trục hoặc tải trọng xếp đống
vật liệu ..v..v..
+) Tải trọng ngẫu nhiên: là tải trọng mà trong thời gian xây

dựng và sử dụng kết cấu không nhất định xuất hiện, nhng hễ có
xuất hiện thì trị số rất lớn và thời gian duy trì tơng đối ngắn.
Ví dụ lực động đất, lực phát nổ, lực va đập ..v ..v
Tải trọng tác động lên kết cấu chắn giữ chủ yếu có:
+) áp lực đất;
+) áp lực nớc;
+) Tải trọng truyền từ móng qua môi trờng đất của công trình
xây dựng trong phạm vi vùng ảnh hởng (ở gần hố móng);
+) Tải trọng thi công: ôtô, cần cẩu, vật liệu xếp trên hiện trờng,
lực neo giữ tờng cừ.
+) Nếu vật chắn giữ là một bộ phận của kết cấu chủ thể thì
phải kể đến lực động đất;
+) Tải trọng phụ do sự biến đổi nhiệt độ và co ngót của bê
tông gây ra.

Bảng tải trọng và tác động lên tờng trong đất trong giai đoạn thi
công [2]
Bảng 2.1. Tải trọng tác động lên tờng chắn