Phân tích chuyển vị tường vây công trình thảo điền Pearl

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1: GS.TS TRẦN THỊ THANH

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM,
ngày .... Tháng 06 năm 2017
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN (Chủ tịch hội đồng)
2. GS.TS TRẦN THỊ THANH (Cán bộ chấm nhận xét 1)
3. PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM (Cán bộ chấm nhận xét 2)
4. PGS.TS TRẦN TUẤN ANH (ủy viên)
5. TS LÊ TRỌNG NGHĨA (Thư ký)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập -Tự do - Hạnh phúc
-—0O0-—

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: THIỀU THỊ NGỌC MAI
Ngày sinh
Chuyên ngành

MSHV : 13090087
Nơi sinh : Tuyên Quang

: 29/06/1984
: Kỹ thuật Xây dụng Công trình Ngầm

MN : 60 58 02 04

1- TÊN ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY CÔNG TRÌNH THẢO ĐIỀN
PEARL
2- NHỆM VỤ LUẬN VĂN
Mở đầu
Chuong 1. Tổng quan về chuyển vị của tuờng vây
Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Chương 3. Mô phỏng phân tích
Kết luận và Kiến nghị
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/08/2016
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/06/2017

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
Tp. HCM, ngày tháng 06 năm 20ỉ 7

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM
BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. ĐÔ THANH HẢI

PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA


i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian tham gia khóa học đào tạo thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng
công trình ngầm, tác giả đã tiếp thu được những kiến thức bổ ích phục vụ cho công việc của mình.
Tác giả xin chân thành gửi lời biết ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Địa cơ - Nền móng đã nhiệt
tình giảng dạy cho mình trong thời gian qua.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.ĐỖ Thanh Hải người đã
giúp đỡ tận tình và luôn quan tâm, động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận vãn này.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp Kỹ thuật xây dựng công trình
ngầm khóa 2013, gia đình, bạn bè thân hữu đã hỗ trợ mình rất nhiều trong quá trình học tập.
Một lần nữa em xin gửi tới Quý Thầy, Cô và gia đình lời biết ơn sâu sắc nhất!
TP.HCM, ngày tháng năm 2017
Học viên thực hiện

THIỀU THỊ NGỌC MAI


2

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận vãn này phân tích chuyển vị ngang của tường vây và chuyển vị của đất nền xung quanh
tường vây của công trình Thảo Điền Pearl thi công theo phưomg pháp top-down. Chuyển vị
ngang của tường vây và chuyển vị đứng của đất nền xung quanh được phân tích theo phưomg
pháp thoát nước và không thoát nước kết hợp mô hình Hardening Soil. Kết quả phân tích trong
luận vãn này cho thấy chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây xuất hiện từ khoảng (1.12-^1.38)
lần so với chiều sâu hố đào. Với cùng một mô hình nền, khi phân tích chuyển vị ngang của tường
vây bằng các phưomg pháp khác nhau cho kết quả rất khác biệt. Tỷ số chuyển vị ngang lớn nhất
của tường vây khi phân tích không thoát nước so với khi phân tích thoát nước dao động trong
khoảng 1.31 đến 4.54 lần. Tỷ số chuyển vị thẳng đứng lớn nhất của đất nền xung quanh hố đào
so với chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây dao động trong khoảng từ 0.45 đến 0.91 lần.
Việc so sánh chuyển vị tường vây theo mô phỏng và kết quả quan trắc giúp cho người thiết kế
có đánh giá sự chênh lệch về giá trị chuyển vị cho khu vực địa chất Quận 2.


3

ABSTRACT
This thesis analyzes the horizontal displacement of diaphragm wall and displacement of the
ground around it at Thao Dien Pearl construction by top-down method. The horizontal
displacement of diaphragm walls and vertical displacements of the surrounding ground were
analysed by the drainage and undrained using Hardening Soil model. The result shows the
maximum horizontal displacement of diaphragm walls was (1.12

1.38) times compared to

the depth
of excavation. The comparison horizontal displacement of diaphragm walls maximun
undrained analysis than when analyzing drainage 1.31 to fluctuate between 4.54 times. The
quotient Uvmax/ Uvmax varies mainly between 0.45 to 0.91 times. The comparison displacement
diaphragm wall under simulated and the results of monitoring enables the designer were
evaluated the difference in displacement values for the geological for geological area District
2.


4

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Tôi xin cam đoan: Bản Luận vãn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức, số liệu đo đạc thực tiễn và
dưới sự hướng dẫn của Thầy TS. Đỗ Thanh Hải
Các số liệu, mô hình tính toán và những kết quả trong Luận vãn là hoàn toàn trung thực.
Nội dung của bản Luận vãn này hoàn toàn tuân theo nội dung của đề cương Luận văn đã được
Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn Cao học ngành Địa Kỹ Thuật Xây Dựng, Khoa Kỹ Thuật
Xây Dựng thông qua.
Một lần nữa, tôi xỉn khẳng định về sự trung thực của lời cam đoan trên.


V

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... I
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................................... II
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN .................................................................. IV
DANH MỤC HÌNH VẼ......................................................................................................... IX

DANH MỤC BẢNG BIÊU ................................................................................................. XIII
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU ............................................................................................XIV
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 1
CHUƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ CHUYÊN VỊ CỦA TUỜNG VÂY ...................................... 3
1.1 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây và chuyển vị
đứng của nền đất xung quanh hố đào ..................................................................................... 3
1.1.1 Kích thước hố đào ......................................................................................................... 3
1.1.2 Tình trạng nước ngầm ................................................................................................... 4
1.1.3 Biện pháp thi công ........................................................................................................ 4
1.1.4 Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền .......................................................... 5
1.1.5 Các đặc tính của đất ...................................................................................................... 5
1.2 Quan trắc chuyển vị của của tường vây ........................................................................... 6
1.2.1 Lắp đặt thiết bị ............................................................................................................... 7
1.2.2 Lắp đặt ống vách đo nghiêng ........................................................................................ 9
1.2.3 Đo kiểm tra và đo chu kỳ đầu ..................................................................................... 10
1.2.4 Nguyên lý đo và xử lý số liệu ..................................................................................... 11
1.3 Nhận xét ........................................................................................................................... 12
CHUƠNG 2: Cơ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................................... 13
2.1 Lý thuyết áp lực đất chủ động, bị động ......................................................................... 13


vi

2.1.1 Phân loại áp lực ngang của đất .................................................................................... 13
2.1.2 ........................................................................................................................
Lý thuyết Mohr-Rankine ............................................................................................................. 14
2.1.2.1 .......................................................................................................................
Đối với đấtrời(c = O) .................................................................................................................... 14
2.1.2.2 .....................................................................................................................
Đối với đất dính (c # 0) ............................................................................................................... 16

2.1.3 Lý thuyết Coulomb ........................................................................................................ 17
2.1.3.1 Áp lực chủ động: ...................................................................................................... 17
2.1.3.2Áplực bị động............................................................................................................... 20
2.2

Áp lực đất lên tường vây hố đào ............................................................................. 23

2.2.1

Trong đất cát ........................................................................................................... 23

2.2.2

Trong đất sét yếu và vừa ............................................................................................. 23

2.2.3

Trong đất sét cứng ..................................................................................................... 24

2.2.4

Những hạn chế về các biểu đồ bao áp lực .................................................................. 24

2.2.5

Trong đất nhiều lớp..................................................................................................... 25

2.3 Cơ học đất tới hạn .......................................................................................................... 26
2.3.1 Nén một trục............................................................................................................... 27
2.3.2

Nén 3 trục uu .............................................................................................................. 28

2.3.3

Lộ trình ứng suất ........................................................................................................ 29

2.3.3.1

Hệ trục s-t của Lambe .............................................................................................. 32

2.3.3.2

Hệ trục của Roscoe và cộng sự (1958) .................................................................... 32

2.4

Mô hình đất nền ............................................................................................................. 33

2.4.1 Lý thuyết đàn hồi - dẻo áp dụng trong phàn mềm Plaxis ............................................ 33
2.4.2

Những mô hình đất cơ bản.......................................................................................... 34

2.4.3

Mô hình Morh-Coulomb ............................................................................................. 35

2.4.3.1

Tổng quát về mô hình .............................................................................................. 35


vii

2.4.3.2
2.4.4

Xác định thông số cho mô hình ............................................................................... 37
Mô hình Hardening Soil ............................................................................................. 40

2.4.4.1

Tổng quát về mô hình .............................................................................................. 40

2.4.4.2

Xác định thông số cho mô hình ............................................................................... 43

2.5 Các thông so cơ bản trong mô hình Plaxis ..................................................................... 46
2.5.1 Loại vật liệu đất nền “Drained, Undrained, Non-porous”........................................... 46
2.5.2

Dung trọng không bão hoà và dung trọng bão hoà ..................................................... 48

2.5.3

Hệ số thấm .................................................................................................................. 48

2.5.4

Thông số độ cứng của đất nền .................................................................................... 49

2.5.5

Thông số sức kháng cắt của đất nền ........................................................................... 51

2.6 Các phương pháp phân tích không thoát nước, thoát nước và ứng dụng các phương pháp
này trong việc phân tích bằng Plaxis ...................................................................................... 52
2.6.1 Phân tích không thoát nước ......................................................................................... 52
2.6.2

Phân tích thoát nước ................................................................................................... 54

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CÔNG TRÌNH THựC TẾ .......................................................... 55
3.1 Giới thiệu công trình....................................................................................................... 55
3.2 Tính chất cơ lý của đất nền và các thông số tính toán .................................................... 55
3.3 Các giai đoạn thi công .................................................................................................... 60
3.4 Kết quả quan trắc của tường vây .................................................................................... 61
3.5 Mô phỏng bằng Plaxis 2D .............................................................................................. 63
3.5.1 Mô hình hình học ........................................................................................................ 64
3.5.2

Thông số đất nền ......................................................................................................... 64

3.5.3

Thông số mô hình của tường vây, sàn hầm ................................................................ 66

3.5.4

Phụ tải bề mặt ............................................................................................................. 66

3.6 Mô hình các giai đoạn thi công ...................................................................................... 66
3.7 Kết quả và phân tích....................................................................................................... 68


viii

3.7.1 Phân tích chuyển vị ngang của tường vây ................................................................... 68
3.7.2

Phân tích chuyển vị đứng của mặt đất lân cận tường vây ........................................... 74

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI ............................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................... 80


9

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mối tương quan giữa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây với chiều
sâu của hố đào (Ou và các đồng sự, 1993) ............................................................................... 4
Hình 1.2 Tỷ số u^v/u™3^ (a) và lún mặt đất cạnh hố đào (b) với một số loại đất nền
................................................................................................................................................. 5
Hình 1.3 Quan hệ giữa độ sâu z ứng với umaxh và độ sâu hố đào H trong đất sét mềm
................................................................................................................................................. 6
Hình 1.4 Các bộ phận của thiết bị Inclinometer....................................................................... 7
Hình 1.5 Hướng ống vách ........................................................................................................ 8
Hình 1.6 Lắp đặt ống vách trong tường vây có ống thép chờ sẵn ............................................ 9

Hình 1.7 Lắp đặt ống vách trong nền đất tự nhiên ................................................................... 9
Hình 1.8 Lắp đặt đo nghiêng .................................................................................................. 10
Hình 1.9 Nguyên lý đo ........................................................................................................... 11
Hình 1.10 Biểu đồ độ lệch ngang ........................................................................................... 12
Hình 2.1 Sự thay đổi áp lực ngang của đất theo độ dịch chuyển của tường chắn... 14
Hình 2.2 Các trạng thái cân bằng giới hạn dẻo của Rankine ................................................. 15
Hình 2.3 Vòng tròn Mohr cho áp lực chủ động trong đất dính ............................................. 16
Hình 2.4 Lý thuyết nêm của Coulomb .................................................................................. 18
Hình 2.5 Áp lực bị động trong điều kiện thoát nước ............................................................. 21
Hình 2.6 Áp lực phân bố lên tường vây trong
Hình 2.7 Áp lực phân bố lên tường vây trong

cát theo Peck (1969) .......................... 23
sét yếu và vừa theo Peck (1969)... 24

Hình 2.8 Áp lực phân bố lên tường vây trong sét cứng theo Peck (1969) ............................ 24
Hình 2.9 Hố đào qua địa chất nhiều lớp đất ....................................................................... 25
Hình 2.10 Vòng tròn Mohr ứng suất điển hình và đường bao sức chống cắt ở trạng thái giới hạn
cho các thí nghiệm uu, cu và CD trên các mẫu đất sét quá cố kết...26
Hình 2.11 ứng xử của đất ở trạng thái giới hạn theo p’, q’, e ............................................ 27


X

Hình 2.12 Đồ thị quan hệ giữa ứng suất và biến dạng chính ................................................ 28
Hình 2.13 ứng suất (a), lộ trình ứng suất (b) và vòng tròn Mohr (c) cho thí nghiệm uu ..... 28
Hình 2.14 Kết quả của thí nghiệm nén 3 trục không thoát nước trên (Ortigao, 1995) ....... 29
Hình 2.15 Lộ trình ứng suất trong hố đào cho các điểm nằm gần (trên) mặt trượt.. ........... 30
Hình 2.16 Lộ trình ứng suất với gia tải có thoát nước ......................................................... 31
Hình 2.17 Lộ trình ứng suất tổng và hữu hiệu với gia tải không thoát nước ....................... 31

Hình 2.18 Khuynh hướng thay đổi ứng suất ứng với các phân tố trên hệ trục p,q ............... 31
Hình 2.19 Lộ trình ứng suất thường gặp khi có ứng suất chính theo một phương không đổi theo
Lambe ................................................................................................................................... 32
Hình 2.20 Lộ trình ứng suất thường gặp khi có ứng suất chính theo một phương không đổi theo
Roscoe và cộng sự.....................................................................................................................
Hình 2.21 Ý tưởng cơ bản của mô hình đàn dẻo lý tưởng .................................................... 36
Hình 2.22 Xác định Eref từ thí nghiệm 3 trục cố kết thoát nước ......................................... 38
Hình 2.23 Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết ............................................................. 39
Hình 2.24 Mối quan hệ Hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục trong
thí nghiệm 3 trục thoát nước ................................................................................................ 41
Hình 2.25 Vùng đàn hồi của mô hình Hardening soil trong không gian ứng suất
chính..................................................................................................................................... 43
Hình 2.26 Xác định Eref50 từ thí nghiệm 3 trục thoát nước .................................................. 44
Hình 2.27 Xác định Erefoed từ thí nghiệm nén cố kết ........................................................... 45
Hình 2.28 Xác định hệ số mũ (m) từ thí nghiệm 3 trục thoát nước ................................. 46


xi

Hình 3.1 Biểu đồ độ ẩm (W), giới hạn dẻo (PL), giới hạn nhão (PL), SPT (N), Sức
kháng cắt không thoát nước (Su) từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường theo độ sâu 59 Hình 3.2 Mặt
cắt hố đào ................................................................................................................................ 60
Hình 3.3 Mặt bằng hố đào với các vị trí quan trắc chuyển vị tường vây ................................ 61
Hình 3.4 Mô hình hình học phân tích chuyển vị ngang của tường vây bằng Plaxis 2D V8.5 64
Hình 3.5 Thi công tường vây, gán hoạt tải thi công.............................................................. 67
Hình 3.6 Đào đất từ cao độ -1.9m đến cao độ -4.2m ............................................................ 67
Hình 3.7 Thi công sàn tầng hầm lửng ..................................................................................... 67
Hình 3.8 Đào đất từ cao độ -4.2m đến cao độ -7.9m, hạ mực nước ngầm -8.4m ................... 67
Hình 3.9 Thi công sàn tầng hầm 1 ........................................................................................ 68
Hình 3.10 Đào đất từ cao độ -7.9m đến cao độ -12.55m, hạ mực nước ngầm 12.95m .................................................................................................................................. 68

Hình 3.11 Thi công móng, sàn tầng hàm 2 ............................................................................. 68
Hình 3.12 Chuyển vị của hố đào xét theo phương pháp thoát nước (Phase 6) ....................... 68
Hình 3.13 Chuyển vị của hố đào xét theo phương pháp không thoát nước (Phase 6)
................................................................................................................................................ 69
Hình 3.14 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa kết quả quan trắc và kết quả
phân tích từ mô hình -Giai đoạn đào đến cao độ -4.2m (đáy sàn hầm lửng) ........................ 71
Hình 3.15 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa kết quả quan trắc và kết quả
phân tích từ mô hình -Giai đoạn đào đến cao độ -7.9m (đáy sàn hàm Bl) .............................. 72
Hình 3.16 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa kết quả quan trắc và kết quả
phân tích từ mô hình -Giai đoạn đào đến cao độ -12.55m (đáy sàn hầm B2) ......................... 73
Hình 3.17 Chuyển vị của mặt đất lân cận hố đào xét theo phương pháp không thoát
nước ...................................................................................................................................... 75
Hình 3.18 Chuyển vị của mặt đất lân cận hố đào xét theo phương pháp không thoát
nước ...................................................................................................................................... 75
Hình 3.19 Tỷ số umaxv/uniaxhtheo các giai đoạn đào đất xét theo phương pháp thoát
nước .......................................................................................................................................78
Hình 3.20 Tỷ số umaxv/umaxhtheo các giai đoạn đào đất xét theo phương pháp không


xii

thoát nước ..............................................................................................................................78


13

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Nhóm những mô hình và đặc tính sử dụng thực tế .................................................. 35
Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất trong hố khoan 1 ...................................................... 57
Bảng 3.2 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất trong hố khoa ........................................................... 58

Bảng 3.3 Ket quả quan trắc chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây (mm) .......................... 61
Bảng 3.4 Ket quả quan trắc chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây (mm) (tt) ................... 62
Bảng 3.5 Kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây tại vị trí IL-5 ............................ 62
Bảng 3.6 Bảng tra hệ số Rinter ............................................................................................... 64
Bảng 3.7 Thông số đất mô hình Hardning Soil....................................................................... 65
Bảng 3.8 Thông số tường vây ................................................................................................. 66
Bảng 3.9 Thông số sàn hầm .................................................................................................... 66
Bảng 3.10 So sánh chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây giữa kết quả phân tích với kết quả
quan trắc .................................................................................................................................. 69
Bảng 3.11 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây khi phân tích theo phương pháp thoát nước
và không thoát nước ................................................................................................................ 70
Bảng 3.12 Chuyển vị thẳng đứng lớn nhất của mặt đất lân cận hố đào khi phân tích theo phương
pháp thoát nước và không thoát nước ..................................................................................... 74
Bảng 3.13 Chuyển vị thẳng đứng lớn nhất của mặt đất lân cận hố đào và chuyển vị ngang lớn
nhất của tường vây khi phân tích theo phương pháp thoát nước theo các giai đoạn thi công 76
Bảng 3.14 Chuyển vị thẳng đứng lớn nhất của mặt đất lân cận hố đào và chuyển vị ngang lớn
nhất của tường vây khi phân tích theo phương pháp không thoát nước theo các giai đoạn thi
công ......................................................................................................................................... 77


14

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
A : Diện tích mặt cắt ngang.
B : Bề rộng hố đào.
H-. Chiều sâu hố đào
c ’: lực dính hữu hiệu.
E : Mođyun đàn hồi của tường vây.
1: Mômen quán tính của tường vây.
f’c: Cường độ chịu nén của bêtông.

Ko : Hệ số áp lực đất ở trạng thái nghỉ.
N: SốbúaSPT.
umaxh: chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây umaxv: chuyển vị đứng lớn nhất của
mặt đất Su: Cường độ chống cắt không thoát nước.
V: Hệ số Poisson.
ơ’v : ứng suất hữu hiệu theo phương đứng.
(Ị)’: Góc ma sát trong hữu hiệu.


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh tập trung cư dân từ khắp mọi miền đất nước về học tập , sinh sống
và làm việc, do nhu càu về nhà ở các tòa cao tàng được xây dựng và đưa vào sử dụng ngày càng
nhiều. Do yêu càu chịu lực của công trình và để tiết kiệm đất các tầng hầm thường được xây dựng
trong các công trình cao tầng.
Khi đào đất để thi công các tầng có thể gây ra chuyển vị ngang của tường chắn và độ lún của
đất nền lớn quá mức cho phép, chuyển vị quanh hố đào sâu cũng chính là nguyên nhân chính gây
hư hại công trình lân cận. Khi thi công đào đất một lượng đất được lấy đi sẽ làm thay đổi trạng
thái ứng suất- biến dạng của khối đất quanh hố đào, đất có xu hướng dịch chuyển về phía hố đào.
Độ lớn của chuyển vị này phụ thuộc vào loại kết cấu chắn giữ, khoảng cách các hệ giằng chống,
tải trọng các công trình lân cận. Các chuyển vị này sẽ làm cho mặt đất lân cận hố đào lún xuống
và làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Để giảm thiểu những nguy cơ hư hại và gia tăng
yêu cầu bảo vệ công trình lân cận hố đào sâu, các phản ứng của đất nền xung quanh hố đào sâu
khi thi công các tầng hầm công trình dân dụng cần phải được quan tâm.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Xây dựng cách tính toán, dự báo ứng xử của đất nền xung quanh tường vây trong quá trình
thi công các tầng hầm công trình dân dụng.
Từ kết quả mô phỏng đưa ra kiến nghị để kiếm soát rủi ro khi thi công hố đào sâu khu vực
đất yếu của Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Phương pháp nghiên cứu:

Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên đây tác giả chọn phương pháp nghiên cứu cụ thể như
sau:
- Tính toán bằng phàn mềm phàn tử hữu hạn (Plaxis 2D) để mô phỏng lại công trình
thực tế.
- So sánh kết quả phân tích bằng phần mềm với kết quả quan trắc chuyển vị ngang
của tường chắn ở hiện trường.


2

4. Tính khoa học, thực tiễn của đề tài:
Đề tài phân tích chuyển vị của tường vây công trình Thảo Điền Pearl nhằm cung cấp
thêm thông tin về chuyển vị của tường vây và chuyển vị của đất nền xung quanh hố đào. Đồng
thời đưa ra một số dự báo về báo về ảnh hưởng của các chuyển vị này lên các công trình lân
cận.
Việc đánh giá đúng mức ứng của đất nền xung quanh tường vây thông qua tính toán và
quan trắc góp phần giảm thiểu các rủi ro cho các công trình lân cận.

5. Giói hạn của đề tài:
Trong đề tài này tác giả chỉ tập trung vào nghiên cứu chuyển vị của tường vây và chuyển vị
của nền đất xung quanh hố đào khi thi công các tầng hàm có địa chất là đất sét yếu, cụ thể là
công trình Thảo Điền Pearl được xây dựng tại Quận 2, TP HCM .


3

Chương 1: TỔNG QUAN VÈ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY
1.1 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây và chuyển vị đứng của nền
đất xung quanh hố đào
Thực tế quan sát đất và công trình ở gần hố đào sâu cho thấy: đất và công trình bị dịch chuyển

với một độ lớn nào đó. Chuyển vị này do một số yếu tố chủ yếu sau gây ra: kích thước hố đào, tình
trạng nước ngầm, biện pháp thi công, tác động của việc thay đổi ứng suất trong nền, các đặc tính của
đất, độ cứng của hệ thanh chống, trình độ thi công, tác động của việc gia tải trước....
1.1.1 Kích thước hố đào
Hình dạng mặt bằng, diện tích mặt bằng và độ sâu hố đào có ảnh hưởng rất lớn tới sự mở rộng và
sự dịch chuyển của đất xung quanh và bên dưới đáy hố đào. Tomlinson đã đề cập đến sự dịch chuyển
không thể tránh khỏi của đất váo trong lòng hố đào ở điều kiện thành hố có chắn giữ bình thường với
lượng chuyển vị khoảng 0-25% độ sâu của hố đào yếu và khoảng 0-0.5% độ sâu của hố đào trong đất sét
cứng hay đất cát chặt.
Clough và O’Rourke (1990) đưa ra kết luận rằng trong một hố đào sâu điển hình thì chuyển vị
ngang của tường tỷ lệ thuận với chiều rộng của hố đào sâu. Điều này được giải thích là khi chiều rộng
của hố đào càng lớn thì sự mất cân bằng lực càng chênh lệch do đó chuyển vị ngang của tường càng lớn.
Hom nữa, trong đất sét yếu thi chiều rộng của hố đào càng lớn thì hệ số an toàn chống trồi đáy càng giảm
vì vậy chuyển vị ngang càng lớn.
Trong mối liên hệ giữa chiều sâu hố đào với chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu đã
được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hố đào sâu trong khu vực
Đài Bắc. Theo kết quả của nghiên cứu này thì chuyển vị ngang lớn nhất trong các tường vây hố đào sâu
khoảng từ 0.2-0.5% chiều sâu hố đào: shm = (0.2 - 0.5%)He


4

Hình 1.1 Mối tương quan giữa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây với chiều sâu của
hố đào (Ou và các đồng sự, 1993)
1.1.2 Tình trạng nước ngầm
Peck(1969), Lambe (1970), O’Rourke (1981) chú ý rằng việc hạ mực nước ngầm có thể gây ra
cố kết của đất và dẫn đến lún đất nền bên cạnh hố đào. Hạ mực nước ngầm có thể gây lún trên một diện
tích lớn hơn diện tác động bởi hố đào và hạ mực nước ngầm cũng có thể gây ra sự chảy trong lớp cát tốt
hoặc á cát.
1.1.3 Biện pháp thỉ công

Việc lựa chọn các biện pháp thi công tổng thể đối với tầng hầm như biện pháp thi công Topdown, botton-up, trình tự thi công, hệ thanh chống, khoảng thời gian các tiến hành các giai đoạn đào ..
.tất cả đều ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của đất quanh hố đào.
Đối với phương pháp top-down người ta sử dụng các sàn tầng hầm để làm thanh chổng đỡ tường
vây thay cho hệ thanh chống với mục đích giảm thiểu chuyển dịch của tường chắn cũng như dịch chuyển
của đất quanh hố đào.
Trình tự thi công là thứ tự những công việc liên quan đến hố đào sâu được thực hiện. Trình tự thi
công là quan trọng bởi vì đất nền không tuyến tính và ứng xử của nó phụ thuộc vào lộ trình tải trọng.
1.1.4 Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền
Khi lấy đi một lượng đất nào đó sẽ làm thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng của khối đất quanh


5
hố đào, đất sẽ dịch chuyển về phía hố đào, độ lớn chuyển vị phụ thuộc vào chất lượng của hệ kết cấu
chống giữ, loại đất, khoảng cách cũng như vị trí và tải trọng công trình lân cận. tổng hợp các chuyển vị
này sẽ làm mặt đất ở lân cận hố đào lún xuống. Nếu vùng ảnh hưởng này có công trình thi công trình sẽ
biến dạng.
1.1.5 Các đặc tính của đất
Ảnh hưởng do các đặc tính của đất đã được Peck tiến hành nghiên cứu và tổng kết vào năm 1969.
Theo Peck, dịch chuyển của tường đất trong đất cứng sẽ có trị số nhỏ hơn trong đất mềm. Độ cứng và
cường độ của đất là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng tổng thể của hố đào và sự dịch
chuyển của đất xưng quanh hố đào.
Christian Moormann (2004) đã tổng kết trên 530 sự cố hố đào trong đất yếu trên thế giới và đưa ra
những khuyến cáo rất quan trọng để hạn chế và phòng ngừa sự cố. Một số kết luận đáng chú ý của
Christian Moormann (2004) là chuyển vị của tường và đất quanh tường tuỳ thuộc vào tính chất của đất
và loại kết cấu tường chắn.Trên hình 1.2 trình bày quan hệ giữa umaxv với umaxh và độ lún của đất cạnh hố
đào.

Hình 1.2 Tỷ số um“v/umíKh (a) và lún mặt đất cạnh hố đào (b) với một số loại đất nền

6
h ICH ci 1
a r.’Jor jl« wall T &Jl-rfired« al1 o
irm L pit Mti
A nisphrajjir ujall; teju-'L pts vjal
flltucf IM symbol kind cl suppnc
■= 1i«i
It■
mead ATilc
■ lub Jimn I IS lliLd " ■■ r;i.- -t-r c-jfcrtkrr
3 Olflt4Wf Wk.L

Hình 1.3 Quan hệ giữa độ sâu z
-O’/ihEE-i

ứng với u™xh và độ sâu hố đào
H trong đất sét mềm Từ đó ta
thấy :
• Đối với hố móng sâu trong đất
mềm,độ lún lớn nhất của mặt đất
cạnh hố đào phụ thuộc vào chiều sâu hố đào và nằm trong phạm vi Umaxv/H=o,l- 10,1% ,trung
bình Umaxv/H =1,1%, được thể hiện trong hình 1.3.
• Tỷ số giữa chuyển vị đứng lớn nhất với chuyển vị ngang lớn nhất thay đổi từ 0.5 đến 1,0 còn đối
với đất sét mềm tới 2 lần (hình 1.2a) .Độ lún lớn nhất tại mặt đất quanh hố móng thường gặp
trong khoảng cách <0,5 H từ mép móng trong đất chặt (cát và sét) còn trong đất sét mềm thì
trong khoảng cách < 2,0H (hình 1.2b) .
• Chuyển vị ngang lớn nhất của tường chắn u™xh xuất hiện ở độ sâu z = 0,5-l,0H (chiếm 67%) và
ở đầu tường z =0 (chiếm 21%).
Clough và O’Rourke (1990) cho kết quả nghiên cứu với đất cứng là Umaxh/H=o,05-0,25% và
umaxv/H=0~0,20%;với đất sét mềm chuyển vị lớn nhất có thể đạt tới Umaxh/H=3,2%.

1.2 Quan trắc chuyển vị của của tường vây
Quan trắc chuyển vị của tường vây là theo dõi độ dịch chuyển ngang, hướng và tốc độ dịch chuyển
ngang của tường vây nhằm đánh giá mức độ, dự báo diễn biến của các dịch chuyển, từ đó có các giải
pháp xử lý cho những vấn đề về dịch chuyển tường gây ra.
Thiết bị Inclinometer gồm có 4 bộ phận chính như sau:
•

Ông vách casing có thể được làm bằng nhựa dẻo, nhôm hợp kim, sợi thủy tinh hoặc thép. Nó có
các đường rãnh để định hướng cho đầu dò, và được lắp đặt gần như thẳng đứng.

•

Đầu đo có bộ cảm biến trọng lực.

•

Bộ thu số liệu.

•

Dây cáp điện tử kết nối đầu dò với bộ thu số liệu.


•

7
Bộ hiển thị cầm tay có thể kết nối Bluetooth.

Hình 1.4 Các bộ phận của thiết bị Inclinometer
1.2.1

Lắp đặt thiết bị

Một số điểm cần chú ý
Ống vách và vật liệu
• Đường kính ống vách ảnh hưởng tới tuổi thọ và chất lượng công việc. Dịch chuyển của nền đất,
tường vây làm cho ống vách biến dạng theo và cản trở đầu dò chuyển động trong ống vách, ông
vách đường kính lớn hơn cho phép quan trắc với dịch chuyển lớn hơn. Luôn sử dụng ống vách
có đường kính lớn nhất có thể.
• Các vật liệu làm ống vách cũng ảnh hưởng tới tuổi thọ lắp đặt. Ống vách làm bằng nhựa ABS
phù hợp với việc tiếp xúc lâu dài với các loại đất, vữa và nước ngầm. Nó không bị ăn mòn và
thích ứng với các dịch chuyển của đất. Ông vách bằng nhôm có thể bị ăn mòn. Khi lắp đặt ống
vách bằng nhôm cẩn thận không làm xước lớp keo epoxy bảo vệ của nó.
Hướng ống vách
• Hố khoan phải gần như thẳng đứng. Sai số trong đo nghiêng tăng theo độ nghiêng của ống.
• Khi tiến hành lắp đặt ống đo nghiêng, cần lưu ý đặt phương A(+) - A(-) phải song song với
hướng dịch chuyển. Trong công trình hố đào sâu cần đặt như hình bên dưới như sau:

Hô đàn


8

Hình 1.5 Hướng ống vách
Các ống nối
• Keo ABS dùng trên các ống nối đòi hỏi 24h mới đạt được đầy đủ cường độ. Ông vách thường
được lắp ráp và lắp đặt nhanh hơn nhiều. Trong các hố đầy nước, sự đẩy nổi giảm trọng lượng
của ống vách do đó không cần quan tâm cường độ của keo và ống nối.
• Tuy nhiên, khi ống vách được lắp đặt trong hố khoan khô, ống nối phải giữ toàn bộ trọng lượng
của ống vách. Trong trường hợp này, đóng chặt ống nối bằng các đinh tán. Các ống nối khi dán,

keo chui vào ống vách có thể gây tắc, làm rãnh dẫn hướng thiếu chính xác và làm hỏng các bánh
xe của đầu dò.
Đổ vữa
• Vữa xi mãng được trộn để có được cường độ tương tự như cường độ của đất. Dung trọng của
vữa tạo ra một lực đẩy nổi, do đó càn có biện pháp để giữ ống vách trong hố khoan không bị
đẩy lên khi lắp đặt.
• Không ấn ống vách xuống bằng máy khoan vì phương pháp này có thể làm ống vách bị xoắn
trong lỗ khoan. Vữa được đổ nhiều lần, sau mỗi đợt đông cứng, thường đổ thêm vữa vào lỗ
khoan từ 1 đến 2 lần đến lúc đầy ống.